(攝影:宋金彥
鈦作為一種具有高比強(qiáng)度、耐腐蝕、生物相容性優(yōu)異等特性的關(guān)鍵戰(zhàn)略金屬,在高端裝備制造、新能源與新能源汽車、新材料、生物技術(shù)與醫(yī)療器械等多個戰(zhàn)略性新興行業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用。預(yù)計在2025年,我國鈦合金、鈦基材料總體呈現(xiàn)供給過剩,高端產(chǎn)品存在結(jié)構(gòu)性缺口的態(tài)勢。隨著我國新型工業(yè)化的深入,鈦材高端需求(戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè))與中低端需求(傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè))的結(jié)構(gòu)對比大概率將在“十五五”期間發(fā)生異位,進(jìn)而帶來產(chǎn)業(yè)鏈的深度改變。
我國鈦材的消費現(xiàn)狀
我國是全球最大的鈦材消費國,是帶動全球鈦金屬材料消費增長的重要力量。推動消費持續(xù)增長的主要是石油化工與航空航天兩個領(lǐng)域。從應(yīng)用領(lǐng)域來看,我國鈦材消費仍主要集中在化工、冶金、電力、制鹽等中低端領(lǐng)域,但“三航”(航空、航天、航海)領(lǐng)域、“三C”(計算機(jī)、通信、消費電子)領(lǐng)域占比正在穩(wěn)步提升,消費結(jié)構(gòu)正由過去的中低端需求逐步向中高端需求轉(zhuǎn)型。
:我國鈦材在不同領(lǐng)域消費占比(2025年)
信息來源:安泰科,五礦經(jīng)研院分析
戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景
——高端裝備制造領(lǐng)域
航空航天器材
在航空航天高端裝備的動力系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)承力環(huán)節(jié),發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)盤、機(jī)匣、風(fēng)扇葉片等高溫高載荷部件是保障裝備安全運行的關(guān)鍵,鈦合金憑借其高比強(qiáng)度和耐高溫特性成為這類部件的核心選材。3D 打印技術(shù)進(jìn)一步釋放其潛力,鉑力特(SH.688333)通過 SLM(選擇性激光熔化)工藝實現(xiàn)發(fā)動機(jī)燃燒室一體化成形,使材料利用率從傳統(tǒng)工藝的15%-25%提升至90%-95%,燃燒室整體減重20%-25%,冷卻效率與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度同步提升,這一創(chuàng)新工藝還大幅縮短了生產(chǎn)周期。
在國產(chǎn)大飛機(jī)C919CR929量產(chǎn)加速前景下,單機(jī)鈦合金用量占比持續(xù)提升(C919單機(jī)鈦含量約3.9噸),軍用飛機(jī)升級換代需求旺盛,先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)對鈦合金用量需求更高。預(yù)計我國航空航天用鈦合金的需求量將增長至約7.5萬噸(2030年)。
海洋工程高端裝備領(lǐng)域
鈦合金的鈍化膜特性可實現(xiàn)10年以上無腐蝕,其優(yōu)異的耐腐蝕性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,能在極端海洋環(huán)境下長期維持部件結(jié)構(gòu)完整性與功能穩(wěn)定性,常被用作深海探測設(shè)備機(jī)械臂、海洋油氣開發(fā)設(shè)備及艦載裝備核心部件。航宇科技(SH.688239)于2025月成功研制異形鈦合金環(huán)鍛件,并已應(yīng)用于海洋裝備項目首件,突破大型復(fù)雜構(gòu)件工藝瓶頸,顯著提升了鈦合金的材料利用率,更打破了國外在大型船用鈦合金構(gòu)件領(lǐng)域的技術(shù)壟斷,提升了我國海洋軍事裝備和深海探測裝備的自主可控能力。
結(jié)合我國深海探測與海上石油鉆探工程發(fā)展分析出的用料需求,我國海洋工程用鈦合金需求預(yù)計將增長至約1.5萬噸(2030年)。
——新能源與新能源汽車領(lǐng)域
在新能源領(lǐng)域,鈦材料憑借其優(yōu)異的耐腐蝕性和電化學(xué)性能,正逐步成為支撐新能源技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵材料。在氫能領(lǐng)域,鈦材料主要應(yīng)用于電解槽雙極板和儲氫容器。電解槽雙極板要求材料具備優(yōu)異的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度,鈦合金通過表面處理技術(shù)(如涂層、陽極氧化)可滿足這些要求,同時降低電解槽的整體重量。儲氫容器方面,鈦合金內(nèi)膽儲氫系統(tǒng)通過表面改性技術(shù)(如氮化、陽極氧化)顯著提升內(nèi)壁耐壓強(qiáng)度與抗疲勞性能,同時較傳統(tǒng)鋼制罐體減重30%以上,運輸成本顯著降低。
在新能源汽車領(lǐng)域,在氫能源汽車技術(shù)突破驅(qū)動下,鈦合金實現(xiàn)從“邊緣探索”到“關(guān)鍵突破”的躍遷,核心應(yīng)用場景集中在高壓儲氫罐內(nèi)膽和部分高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件。鈦合金抗氫脆性能優(yōu)異,氫氣滲透率遠(yuǎn)低于鋁合金,能保障儲氫系統(tǒng)在高壓、循環(huán)充放工況下的安全性,是高壓儲氫罐內(nèi)膽的關(guān)鍵材料支撐。同時鈦合金憑借其高強(qiáng)度和耐腐蝕等特性,廣泛用于電池包框架、底盤系統(tǒng)及防撞結(jié)構(gòu)件,在減輕車身重量的同時,提升結(jié)構(gòu)安全性,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供堅實支撐。
結(jié)合氫能在冶金、交通領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析,預(yù)計用料需求將增長至約1.2萬噸(2030年)。
——生物技術(shù)與醫(yī)療器械領(lǐng)域
鈦及鈦合金憑借優(yōu)異的生物相容性、耐體液腐蝕性與機(jī)械性能,成為生物技術(shù)與醫(yī)療器械領(lǐng)域最核心的金屬材料之一,廣泛應(yīng)用于植入器械領(lǐng)域,包括人工關(guān)節(jié)、牙種植體、骨板和顱骨修復(fù)體等。
隨著人口老齡化增長和新興醫(yī)療技術(shù)持續(xù)發(fā)展,骨科植入物、牙科種植體等需求增加(鈦合金材料占比約成),鈦合金在醫(yī)療領(lǐng)域的用料需求預(yù)計將增長至約0.6萬噸(2030年)。
——“C”(計算機(jī)、通信、消費電子)領(lǐng)域
鈦合金在智能終端領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。鈦合金是折疊屏手機(jī)鉸鏈、旗艦機(jī)中框、智能手表表殼、筆記本電腦外殼的核心材料,憑借高抗疲勞性(折疊壽命超20萬次)、輕量化(較不銹鋼減重40%)的特性,解決了柔性終端耐用性與便攜性的痛點,提升了用戶體驗。
在消費電子領(lǐng)域,產(chǎn)品輕薄化、高強(qiáng)度需求推動鈦合金中框、鉸鏈等部件應(yīng)用,3D打印技術(shù)降低加工成本,提升設(shè)計自由度。隨著高端智能設(shè)備市場的擴(kuò)大以及鈦材料加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,鈦合金在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用有望持續(xù)增長,用料需求預(yù)計將增長至約2.5萬噸(2030年)。
鈦材產(chǎn)業(yè)預(yù)計在“十五五”期末發(fā)生質(zhì)變
參考相關(guān)研究結(jié)果,2025中國鈦合金、鈦基材料對鈦材的需求量預(yù)計到2030年會增至23.2萬噸(對應(yīng)鈦礦需求量為52.6萬噸)。結(jié)合前文估算,戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域需求總計達(dá)到13.5-13.7萬噸,相當(dāng)于我國鈦材需求中的高端需求(戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè))與中低端需求(傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè))的結(jié)構(gòu)從“四六分”轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲姆帧保馕吨覈伈漠a(chǎn)業(yè)在“十五五”期末將發(fā)生深度改變。
:鈦材高端需求變化(“十五五”預(yù)計)
信息來源:安泰科,五礦經(jīng)研院分析
高端應(yīng)用需求的大幅提升將對產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)、產(chǎn)能、利潤分配、協(xié)同模式等方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在上游原料領(lǐng)域,高品位海綿鈦需求激增,可能加劇資源保障壓力,推動國內(nèi)低品位礦利用技術(shù)發(fā)展和海外資源布局。中游加工領(lǐng)域,在熔煉、鍛造、軋制環(huán)節(jié)擁有核心技術(shù)(如電子束冷床熔煉、精密鍛造)的企業(yè)將擴(kuò)大優(yōu)勢。在政策引導(dǎo)與市場選擇作用下,低端產(chǎn)能或加速出清,整體產(chǎn)能將向具備高端生產(chǎn)能力的頭部企業(yè)集中。下游應(yīng)用領(lǐng)域,高端鈦材毛利率顯著抬升,產(chǎn)業(yè)鏈價值“微笑曲線”或更加陡峭,高端客戶對材料性能、一致性、追溯性要求極高,將倒逼產(chǎn)業(yè)鏈上下游形成“材料設(shè)計制造”更緊密的協(xié)同創(chuàng)新。
高端應(yīng)用需求的質(zhì)變還會引發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈的深層次變革:一是產(chǎn)業(yè)競爭將進(jìn)入“大而全”與“專而精”并存的“雙頭”格局。例如高端鈦材3D打印服務(wù)、為特定高端應(yīng)用提供定制化材料解決方案的專業(yè)公司(單項冠軍)大量出現(xiàn)。二是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證體系面臨全面升級。國內(nèi)高端鈦材需求的爆發(fā)將強(qiáng)力推動國內(nèi)相關(guān)質(zhì)量體系、檢測標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證規(guī)范與國際接軌甚至引領(lǐng)創(chuàng)新,提升整個行業(yè)的質(zhì)量管控水平和國際話語權(quán)。三是綠色與可持續(xù)發(fā)展加速轉(zhuǎn)型。需求高端化將促使企業(yè)建立更完善的廢鈦回收再生體系,推動綠色低碳制造工藝的研發(fā)應(yīng)用,實現(xiàn)資源循環(huán)。
面對上述變化,材料制造商應(yīng)持續(xù)強(qiáng)化技術(shù)護(hù)城河。要加大研發(fā)投入,突破高端熔煉、近凈成形等關(guān)鍵工藝,主動與下游高端客戶建立聯(lián)合研發(fā)機(jī)制,從材料設(shè)計階段就深度綁定,成為解決方案的提供者。設(shè)備與零部件制造商應(yīng)提升與高端材料的適配能力。要深入研究高端鈦材的加工特性,開發(fā)專用的切削、焊接、熱處理技術(shù)和裝備,幫助終端客戶更好地應(yīng)用新材料,共同創(chuàng)造價值。
政策制定層面,建議重點支持行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)平臺建設(shè),引導(dǎo)產(chǎn)能優(yōu)化布局,避免低端重復(fù)建設(shè),鼓勵應(yīng)用領(lǐng)域(如大飛機(jī)、商業(yè)航天)的自主化采購,為高端鈦材產(chǎn)品提供初始市場。
作者 張煬 中國金屬礦業(yè)經(jīng)濟(jì)研究院(五礦產(chǎn)業(yè)金融研究院)
張婧琳 中國金屬礦業(yè)經(jīng)濟(jì)研究院(五礦產(chǎn)業(yè)金融研究院)
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