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“鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金，屬于比較年輕的金屬，從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在也就六七十年的歷史。”

 

——觀研報(bào)告網(wǎng)

ChinaBaoGao.com

 

 

一、鈦合金行業(yè)概述

根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)鈦合金行業(yè)發(fā)展深度分析與投資前景研究報(bào)告（2023-2030年）》顯示，鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金，屬于比較年輕的金屬，從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在也就六七十年的歷史。鈦合金材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、彈性小、耐高溫和耐腐蝕等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于航空航天及尖端軍工領(lǐng)域。目前隨著技術(shù)的成熟，鈦合金作為一種越來越常見的金屬材料已開始在艦船、化工設(shè)備、海洋、體育器材、醫(yī)用植入物、汽車、摩托車、自行車、建筑、生活用品等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

 

鈦及鈦合金主要用途和相關(guān)性質(zhì)

應(yīng)用領(lǐng)域	用途	利用性質(zhì)
航空	飛機(jī)框梁、起落架、緊固件等；發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤件和葉片等轉(zhuǎn)動(dòng)件	質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐高溫低溫、耐腐蝕
航天	火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和人造衛(wèi)星殼體、燃料箱、壓力容器、載人宇宙飛船船艙等	質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐高溫低溫、耐腐蝕
艦船	潛艇耐壓殼體、螺旋槳、噴水推進(jìn)器、海水換熱系統(tǒng)、艦船泵、閥及管路等	耐腐蝕、比強(qiáng)度高
兵器	坦克和裝甲車的裝甲材料、榴炮彈零部件、反坦克導(dǎo)彈艙機(jī)和架體、迫擊炮底座和支架等	質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕
化工冶金	用于氯堿、純堿、塑料、石油化工、冶金、制鹽等工業(yè)的電解槽、反應(yīng)器、蒸餾塔、濃縮器、分離器、熱交換器、管道、電級(jí)等	耐腐蝕、耐高溫低溫
海洋工程	海水淡化用管道、海洋石油鉆探用泵、閥、管件等	耐腐蝕、比強(qiáng)度高
生物醫(yī)療	人工關(guān)節(jié)、人工植牙和正牙、心臟起搏器、心血管支架等	生物相容性好、耐腐蝕、無磁性、形狀記憶功能
生活用品	眼鏡架、手表、拐杖、釣魚竿、廚具、數(shù)碼產(chǎn)品殼體、工藝品、裝飾品等	質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕
體育器材	高爾夫球頭、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、臺(tái)球桿、滑雪杖、冰刀等	質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕

資料來源：觀研報(bào)告網(wǎng)

 

鈦合金元素根據(jù)它們對(duì)相變溫度的影響可分為三類：①穩(wěn)定a相，提高相轉(zhuǎn)變溫度的元素為a穩(wěn)定元素，有鋁、鎂、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對(duì)提高合金的常溫和高溫強(qiáng)度，降低比重、增加彈性摸量有明顯效果。②穩(wěn)定B相、降低相變溫度的元素為B穩(wěn)定元素。又可分同晶型和共析型二種，前者有鉬、鈮、釩等：后者有鉻、錳、銅、硅等。③對(duì)相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯、錫等。

 

觀研天下分析師觀點(diǎn)：由于鈦合金的價(jià)格昂貴，目前，多數(shù)材料需求方在采購過程中以比價(jià)采購為主，即在滿足訂貨技術(shù)規(guī)范和進(jìn)度的前提下最低價(jià)中標(biāo)，但這樣容易形成劣幣驅(qū)逐良幣的現(xiàn)象。尤其是對(duì)質(zhì)量有嚴(yán)苛要求的航空航天及尖端軍工領(lǐng)域來說，其使用的鈦合金產(chǎn)品在市場(chǎng)采購時(shí)，不能以低價(jià)中標(biāo)為導(dǎo)向，而是應(yīng)以優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量為前提，才能有助于生產(chǎn)企業(yè)的良性發(fā)展。

 

二、鈦合金極具發(fā)展?jié)摿Γ?D打印有望提振鈦合金需求

1、打印材料是3D打印的核心，當(dāng)前非金屬與金屬格局約為6：4

我國(guó)3D打印行業(yè)蓬勃發(fā)展，已形成較為完備的產(chǎn)業(yè)鏈，市場(chǎng)規(guī)模有望加速擴(kuò)容，預(yù)計(jì)2026年將超千億元。其中，打印材料是3D打印技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)，也是3D打印技術(shù)創(chuàng)新的核心要素。它的種類、物理和化學(xué)屬性直接決定了其3D打印的成型工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)、成型件的性能等，可以說，新的材料是3D打印技術(shù)幾十年發(fā)展中的重要推力。3D打印的材料主要分成光敏樹脂材料、工程塑料材料、金屬材料、陶瓷材料、生物材料、橡膠材料、石墨烯材料等這幾大類。現(xiàn)階段我國(guó)3D打印仍舊以非金屬類為主，非金屬類材料包括工程塑料、光敏樹脂、陶瓷材料和細(xì)胞生物原料。非金屬與金屬材料大致形成6：4的格局，且國(guó)內(nèi)在3D打印原材料方面的生產(chǎn)企業(yè)較少，特別是金屬材料方面，仍依賴進(jìn)口。

 

非金屬材料具備無模化和可定制的優(yōu)勢(shì)，適用于從原型制造到生物醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是良好的生物相容性使得其在個(gè)性化醫(yī)療產(chǎn)品和特殊工程中作用突出，但受限于材料性能以及成本和制造要求，當(dāng)前非金屬材料主要用于樣品和模具的生產(chǎn)，量和價(jià)都很難起來；而金屬3D打印除了具備同樣的優(yōu)勢(shì)外，在打印效率和打印質(zhì)量上相比傳統(tǒng)金屬加工工藝均有較為明顯的提升，甚至能夠完成傳統(tǒng)工藝無法制造的高復(fù)雜度高精密度零部件的打印，同時(shí)還可以減少廢料、避免材料浪費(fèi)，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

 

3D打印材料對(duì)比

材料	細(xì)分種類	特性	應(yīng)用
金屬材料	鈦合金	強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高	飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，以及火箭、導(dǎo)彈等各種結(jié)構(gòu)件
	鉆鉻合金	腐蝕性能和機(jī)械性能優(yōu)異	-
	不銹鋼	耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕	適合打印尺寸較大的物品
工程塑料	ABS材料	強(qiáng)度高、韌性好、耐沖擊	汽車、家電、電子消費(fèi)品等領(lǐng)域
	PC材料	高強(qiáng)度、耐高溫、抗沖擊、抗彎曲	電子消費(fèi)品、家電、汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域
光敏樹脂材料	Somos 19120	低留灰率、高精度	汽車、家電、電子消費(fèi)品等領(lǐng)域
	Somos Next	韌性好、精度和表面質(zhì)量佳
陶瓷材料	陶瓷	高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、低密度、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕等	航空航天、汽車、生物等領(lǐng)域
復(fù)合材料	碳纖維復(fù)合材料	將單一材料與碳纖維混合，綜合提升產(chǎn)品的強(qiáng)度、粘合度、耐熱度，同時(shí)可以優(yōu)化產(chǎn)品重量等物理性質(zhì)	電子消費(fèi)品、家電、汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域
	高分子復(fù)合材料	耐高溫、耐腐蝕、高阻燃性、優(yōu)異的力學(xué)性能	汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域

資料來源：觀研報(bào)告網(wǎng)

 

2、鈦合金發(fā)展最快、份額最高，未來份額有望進(jìn)一步提升

各種不同的金屬都可以以粉末形式用于通過3D打印制造零件，目前市場(chǎng)上常見的金屬3D打印材料主要集中在鈦合金、鋁合金及不銹鋼領(lǐng)域，其中鈦合金的發(fā)展最快、份額最高。

 

資料來源：觀研報(bào)告網(wǎng)

 

相較于其他材料，鈦合金具有比強(qiáng)度高、高溫力學(xué)性能和抗蠕變性能好、耐腐蝕性能好等優(yōu)良的綜合性能，被認(rèn)為是最適合制備成為粉末的金屬材料。材料性能方面，粉末質(zhì)量是影響最終打印部件結(jié)構(gòu)及性能質(zhì)量以及使用成熟度的關(guān)鍵因素之一，若粉末或者工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，成形件中容易出現(xiàn)球化、裂紋、孔隙以及翹曲變形等缺陷，嚴(yán)重影響其成形精度和力學(xué)性能。通常粉末質(zhì)量越好、一致性越高、 波動(dòng)越小、粒徑越小，其打印出的產(chǎn)品致密性、機(jī)械性能越好。

 

鈦合金材料在3D打印材料中的優(yōu)勢(shì)

排序	優(yōu)勢(shì)分析
1	比強(qiáng)度高鈦合金的密度僅為鋼的60%,純鈦的強(qiáng)度接近普通鋼的強(qiáng)度，一些鎬強(qiáng)度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料,可制造出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)量輕的零部件。目前飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件、髁、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。
2	熱強(qiáng)度高鈦合金的使用溫度比鋁合金高幾百度,可在450°C~500°C的溫度下長(zhǎng)期工作。而鋁合金的工作溫度則在200°C以下。
3	抗蝕性好鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作,其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼，對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)。
4	低溫性能好鈦合金在低溫下仍能保持其力學(xué)性能。比如TA7，在-253°C下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。

資料來源：觀研報(bào)告網(wǎng)

 

目前我國(guó)鈦合金粉末綜合質(zhì)量略遜于國(guó)外，尤其在航空航天等高端領(lǐng)域，3D打印使用的高品質(zhì)鈦合金粉末還主要依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)自產(chǎn)的鈦合金粉末還存在粒徑較大、氧含量高、不同批次粉末質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，難以滿足關(guān)鍵部件3D打印要求。此外，其制造成本也一直居高不下，3D打印用鈦粉價(jià)格遠(yuǎn)高于普通鈦金屬材料，據(jù)艾瑞咨詢數(shù)據(jù)，3D打印用鈦粉約為180萬元/噸，而航空用鈦材價(jià)格約為20萬元/噸(截至2022年10月)。短期看，我國(guó)鈦合金粉末仍面臨綜合性能及制造成本痛點(diǎn)，但隨著相關(guān)技術(shù)的不斷突破與生產(chǎn)效率的提升，鈦合金粉末有望實(shí)現(xiàn)持續(xù)的降本增效，在3D打印材料中份額有望進(jìn)一步提升。

 

我國(guó)鈦合金粉末質(zhì)量與國(guó)外存在一定差距

-	國(guó)外水平	國(guó)內(nèi)水平
粉末粒徑	6-60微米產(chǎn)品粒徑數(shù)值波動(dòng)小	15-55微米產(chǎn)品粒徑數(shù)值波動(dòng)大
異質(zhì)夾雜	低	高
流動(dòng)性	35.1s/50g	26.8s/50g
一致性	5.3	0.7
微量元素	波動(dòng)小	波動(dòng)大

資料來源：觀研報(bào)告網(wǎng)

 

三、產(chǎn)業(yè)鏈上多家企業(yè)加碼布局，鈦合金加速滲透

1、鈦合金3D打印材料正在進(jìn)一步滲透至消費(fèi)電子領(lǐng)域

近年來，鈦合金3D打印材料已經(jīng)在航空航天、國(guó)防軍事、生物醫(yī)學(xué)、汽車高鐵等高精尖領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景，當(dāng)前正在進(jìn)一步滲透至消費(fèi)電子領(lǐng)域。鈦合金在高強(qiáng)度、輕量化、耐腐蝕等方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，有助于消費(fèi)電子產(chǎn)品的輕薄化與耐久性。同時(shí)，相比減法制造工藝（CNC工藝）在面臨結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鈦合金件時(shí)加工難度大、良品率低的問題，3D打印對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)低成本敏感性的優(yōu)勢(shì)也愈發(fā)凸顯。

 

2023年以來，鈦合金3D打印材料在折疊手機(jī)中的亮相驚艷全場(chǎng)。數(shù)據(jù)顯示，此前最輕薄的折疊屏手機(jī)華為MateX3（素皮版）的厚度為11.91mm、重量為244.19g，而應(yīng)用3D打印技術(shù)的榮耀MagicV2（雅黑素皮版）的厚度、重量分別為10.54mm、235.60g，在產(chǎn)品輕量化上實(shí)現(xiàn)了突破。隨著材料、工藝的改進(jìn)以及制造端成本的逐漸降低，未來該技術(shù)勢(shì)必將掀起消費(fèi)電子市場(chǎng)新革命。

 

2、蘋果、華為、三星、OPPO等上市公司加快布局

當(dāng)前蘋果正在積極引入3D打印技術(shù)，從其專利儲(chǔ)備和已經(jīng)發(fā)布的Apple watch UItra 配備上看，使用鈦合金制作手機(jī)中框有可能成為蘋果下一代手機(jī)創(chuàng)新點(diǎn)之一。截至2022年12月，蘋果公司已累計(jì)獲得鈦合金材料相關(guān)專利8項(xiàng)，預(yù)計(jì)今年新款產(chǎn)品部分鈦金屬機(jī)構(gòu)件將采用3D列印技術(shù)。

 

此外，目前三星、華為、OPPO等公司均計(jì)劃在下一代產(chǎn)品中使用鈦合金技術(shù)。三星、OPPO等公司已經(jīng)開始加速與供應(yīng)鏈溝通、測(cè)試，試圖在下一代產(chǎn)品中使用鈦合金技術(shù)，而榮耀等廠商近日發(fā)布的折疊屏手機(jī)的鉸鏈軸蓋部分，也已采用了鈦合金3D打印工藝。

 

產(chǎn)業(yè)鏈上，多家上市公司宣布加碼產(chǎn)能建設(shè)。鉑力特表示，公司構(gòu)建了較為完整的金屬3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。在接待機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)，公司表示，在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，公司將不斷加大研發(fā)投入，實(shí)現(xiàn)新的突破，積極探索行業(yè)需求與技術(shù)前沿。從零件結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、性能等方面持續(xù)攻堅(jiān)克難，并不斷豐富工藝技術(shù)路線，完善打印材料種類，拓展打印設(shè)備尺寸能力，保持技術(shù)先進(jìn)性，形成系統(tǒng)長(zhǎng)久的企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力；華曙高科表示，公司建立了自主可控的3D打印技術(shù)體系；銳科激光表示，公司增材制造領(lǐng)域劃分進(jìn)入戰(zhàn)略業(yè)務(wù)，3D打印等表面處理業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，已有批量訂單。

 

四、我國(guó)高端鈦精礦產(chǎn)量不足，進(jìn)而影響鈦合金價(jià)格

鈦合金是一種難以加工的金屬，由于鈦在高溫條件下化學(xué)活性小，其冶煉技術(shù)及操作環(huán)境十分苛刻，必須要在高溫、真空條件下進(jìn)行冶煉，溫度常達(dá)到800℃以上，相比于鋼鐵冶煉要困難許多。因此雖然其儲(chǔ)量豐富，但鈦合金的價(jià)格卻遠(yuǎn)超于其它的材料，鐵合金每千克不超過9元，銅每千克不超過50元，而鈦合金最高價(jià)格可達(dá)300元，其中民用的鈦合金在180-240元，而軍用的鈦合金每千克不低于500元，甚至可達(dá)1300元。

 

市場(chǎng)供需關(guān)系是影響鈦合金材料價(jià)格的重要因素之一。此外，鈦原材料價(jià)格也非常重要。鈦是一種稀有金屬，當(dāng)前全球鈦礦資源主要分布在中國(guó)、澳大利亞、印度等國(guó)家，開采成本較高，而且只有少數(shù)國(guó)家能夠開采，所以鈦原材料價(jià)格波動(dòng)較大，進(jìn)而影響鈦合金價(jià)格。

 

全球鈦礦資源儲(chǔ)量

排序	國(guó)家	鈦礦資源儲(chǔ)量(以TiO­2計(jì)、萬噸)
		鈦鐵礦儲(chǔ)量占比	金紅石	儲(chǔ)量合計(jì)	儲(chǔ)量占比
1	澳大利亞	16000	3100	19100	27.4%
2	中國(guó)	19000	-	19000	27.2%
3	印度	8500	740	9240	13.2%
4	巴西	4300	-	4300	6.2%
5	挪威	3700	-	3700	5.3%
6	南非	3000	650	3650	5.2%
7	加拿大	3100	-	3100	4.4%
8	莫桑比克	2600	89	2689	3.9%
9	馬達(dá)加斯加	2200	52	2252	3.2%
10	烏克蘭	590	250	840	1.2%
11	美國(guó)	200	-	200	0.3%
12	越南	160	-	160	0.2%
13	肯尼亞	39	17	56	0.1%
14	塞拉利昂	-	49	49	0.1%
15	塞內(nèi)加爾	-	-	-	-%
16	其他國(guó)家	1400	-	1400	2.0%
合計(jì)		64789	4947	69736	100.0%

資料來源：觀研報(bào)告網(wǎng)

 

具體到我國(guó)，主要有三種類型的鈦礦資源：鈦鐵礦砂礦、鈦鐵礦巖礦和金紅石巖礦，我國(guó)探明的鈦資源分布在21個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）共108個(gè)礦區(qū)，鈦礦儲(chǔ)量基礎(chǔ)（以TiOz計(jì)）7.4747億噸，儲(chǔ)量（以TiOz計(jì)）1.5985億噸。但由于我國(guó)鈦礦貧礦多，富礦少，整體品位偏低：鈦鐵礦平均品位一般為 5%~10%，金紅石平均品位一般為1%~5%，多在1%~2%。同時(shí)國(guó)內(nèi)選礦技術(shù)尚不成熟，導(dǎo)致我國(guó)高端鈦精礦產(chǎn)量不足，綜合利用率低，無法滿足國(guó)內(nèi)的鈦礦需求，因此，中國(guó)對(duì)高品位優(yōu)質(zhì)鈦礦的需求主要依賴進(jìn)口，對(duì)外依存度高達(dá) 40%。2018年至 2023年，國(guó)產(chǎn)鈦礦、進(jìn)口鈦礦、金紅石價(jià)格均總體呈現(xiàn)上行趨勢(shì)，國(guó)產(chǎn)鈦礦平均價(jià)格從約 1000 元/噸漲到約 2000元/噸，進(jìn)口鈦礦價(jià)格從200美元/噸左右漲到400美元/噸左右，金紅石價(jià)格從4000元/噸左右漲到13000元/噸左右。在總體供不應(yīng)求的趨勢(shì)下，可以預(yù)計(jì)我國(guó)鈦合金價(jià)格未來仍將呈上行趨勢(shì)。

 

觀研天下分析師觀點(diǎn)：長(zhǎng)期以來，產(chǎn)量是影響鈦合金行業(yè)價(jià)格波動(dòng)的主要因素，但隨著下游需求領(lǐng)域的發(fā)展，尤其是以航空航天為代表的高端鈦材應(yīng)用占比逐年提升，未來3-5年高端需求將主導(dǎo)價(jià)格走勢(shì)，產(chǎn)量決定價(jià)格走勢(shì)的時(shí)期已經(jīng)過去。（LZC）

 

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本行業(yè)相關(guān)報(bào)告：

《中國(guó)鈦合金行業(yè)發(fā)展深度分析與投資前景研究報(bào)告（2023-2030年）》

 

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