白志剛

摘要：本文對(duì)鈦合金產(chǎn)業(yè)市場及其發(fā)展趨勢進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：鈦合金產(chǎn)業(yè) 市場分析 發(fā)展趨勢

0 引言

在1791年，鈦由科學(xué)家格雷戈?duì)柊l(fā)現(xiàn)，隨后德國化學(xué)家克拉普羅特用希臘神話的泰坦為該元素命名。鈦在自然界中雖然廣泛存在，但因?yàn)槠浯嬖诜稚⒉⑶姨崛‰y度大，所以從發(fā)現(xiàn)鈦元素到制得純品，經(jīng)歷了百年以上。目前，鈦合金具有耐蝕性好、強(qiáng)度大、耐熱性強(qiáng)等等優(yōu)勢而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。到20世紀(jì)50年代，鈦元素得到重大發(fā)展。20世紀(jì)50～60年代，發(fā)展出航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金，70年代發(fā)展出耐蝕鈦合金。80年代，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金極大發(fā)展。隨著鈦合金的逐步發(fā)展，其應(yīng)用面逐步擴(kuò)展，從航空逐步擴(kuò)展到汽車，醫(yī)用，體育等行業(yè)。鈦是繼鋼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”，21世紀(jì)將是“鈦的世紀(jì)”。

鈦?zhàn)鳛橄∮薪饘?，是重要的替代金屬。我國鈦資源儲(chǔ)量豐富，在儲(chǔ)量上擁有極大的優(yōu)勢，這也為我國鈦產(chǎn)業(yè)能夠發(fā)展壯大提供堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)保障。目前我國海綿鈦產(chǎn)能和產(chǎn)量占到了全球的1/3以上[1]。隨著消費(fèi)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，稀有金屬產(chǎn)業(yè)得到不斷重視。尤其是在政策變動(dòng)之后（比如我國稀土出口政策調(diào)整）。從中長期來看，稀有戰(zhàn)略金屬是非常有遠(yuǎn)大的未來。鈦合金產(chǎn)業(yè)科技含量高，用途廣，值得我們研究。本文將分析鈦合金產(chǎn)業(yè)目前的市場狀況和未來的發(fā)展趨勢。

1 鈦合金市場分析

1.1 鈦合金運(yùn)用面擴(kuò)展

鈦合金市場總量總體是不斷提高的。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)快速發(fā)展，百姓的生活水平得到不斷提高，以及鈦合金的工藝技術(shù)水平不斷發(fā)展，民用領(lǐng)域中對(duì)鈦合金的需求量日益增多。鈦合金和鈦合金材料會(huì)制作成環(huán)、帶、絲、板等制品。鈦合金產(chǎn)品在市場受到廣泛青睞，其在建筑、醫(yī)用、體育及電子產(chǎn)品、包裝、手表等日用消費(fèi)品和耐耗品領(lǐng)域得到開創(chuàng)應(yīng)用，未來的市場十分巨大。市場統(tǒng)計(jì)，制作高爾夫球頭及球桿所消耗的鈦已超過1000噸。

比如在建筑業(yè)上鈦合金也有不俗的表現(xiàn)。西班牙畢爾巴鄂古根海姆博物館的用材很多都用了鈦合金。今年來建筑業(yè)上用的鈦合金總量不斷增加。鈦合金的用途的擴(kuò)展對(duì)鈦合金開拓新的市場有重大意義。

1.2 民用鈦合金需求旺盛

根據(jù)目前最新統(tǒng)計(jì)，我國的鈦合金和鈦材料制品與民用市場需求量有較大的差距。按照國外通行的鈦產(chǎn)量為鋼產(chǎn)量的萬分之一的比例來計(jì)算，我國鈦和鈦合金產(chǎn)品的年產(chǎn)量應(yīng)達(dá)到2-3萬噸，而目前生產(chǎn)僅不足1萬噸。鈦合金的民用市場需求日益增長，這促進(jìn)鈦合金市場的擴(kuò)大，也表明了鈦合金市場擁有很大潛力。

以海綿鈦為例，由以下圖標(biāo)看出我國對(duì)海綿鈦的消費(fèi)量逐漸升高，其消費(fèi)量逐漸超過產(chǎn)量。（圖一）

1.3 航空業(yè)發(fā)展促進(jìn)鈦合金需求增加

鈦合金除了民用以外還主要用于航空航天，如下圖表明了鈦合金制品的運(yùn)用分布。

從圖中得知航空用鈦合金占了半壁江山。從全球范圍來看，鈦合金和鈦制品的消費(fèi)主要集中在航空業(yè)以及工業(yè)領(lǐng)域，全球商業(yè)航空的消費(fèi)比例達(dá)到42%左右，軍用鈦材比例約為7%，整個(gè)航空領(lǐng)域消耗鈦合金材料接近一半，另外，工業(yè)消耗鈦合金比例約為47%。根據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，在未來20年世界的航空公司將需要100個(gè)座位以上的新客機(jī)23385架，其中，需單通道飛機(jī)（如A320）16620架，占總需求的71%；需雙通道飛機(jī)5482架，占總需求的24%；需VLA（如A380）1283架，占總需求的5%。這些飛機(jī)將價(jià)值2.6萬億美元。民用飛機(jī)的數(shù)量增加以及航空業(yè)的逐步發(fā)展，鈦合金的市場前景良好。

民用飛機(jī)和大飛機(jī)的需求量大。并且在亞太地區(qū)，比如中國，航空產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展并有廣闊的發(fā)展空間，這對(duì)鈦合金的長遠(yuǎn)發(fā)展是有利的支持。

1.4 亞太地區(qū)等新興經(jīng)濟(jì)體促進(jìn)鈦合金市場增加

2008年，全球經(jīng)濟(jì)由于受到美國次債危機(jī)等情況影響，全球經(jīng)濟(jì)的增長短期內(nèi)趨緩，這對(duì)鈦合金的需求量有一定的影響。但從中長期來看，亞太地區(qū)等國家的經(jīng)濟(jì)依然有較強(qiáng)的增長動(dòng)力，這使鈦合金市場的重心逐步偏移到亞太地區(qū)。

長期來看，世界經(jīng)濟(jì)逐步復(fù)蘇。世界各地的經(jīng)濟(jì)體聯(lián)系日益緊密，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)升級(jí)調(diào)整，對(duì)新型材料的需求日益旺盛，這對(duì)鈦合金的發(fā)展是良好的契機(jī)。

由于世界各個(gè)經(jīng)濟(jì)體聯(lián)系日益緊密，促進(jìn)航空的發(fā)展。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，空中客運(yùn)量每15年會(huì)增加一倍，那么未來的15-20年，隨著全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易聯(lián)系的不斷加強(qiáng)，空中客運(yùn)量也將按照這樣的速度增加。

2 鈦合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢

2.1 目前我國鈦合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

我國的鈦合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速。目前我國已經(jīng)成為鈦生產(chǎn)大國。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院不完全統(tǒng)計(jì)，我國有鈦合金生產(chǎn)企業(yè)300余家，我國鈦合金產(chǎn)品的產(chǎn)量整體呈現(xiàn)逐年增長趨勢，2012年我國海綿鈦產(chǎn)量約為7.1萬噸，鈦錠產(chǎn)量約為7.4萬噸，鈦粉產(chǎn)量約為0.1萬噸，鈦加工材產(chǎn)量約為6.1萬噸。

我國憑借著占據(jù)將近全球30%的鈦資源儲(chǔ)量，發(fā)展鈦工業(yè)的礦石資源優(yōu)勢顯著。目前我國家海綿鈦產(chǎn)能和產(chǎn)量占到了全球的1/3強(qiáng)，但在高附加值深加工領(lǐng)域仍然落后國外先進(jìn)水平。我國鈦合金產(chǎn)業(yè)面臨大而不強(qiáng)的尷尬境地。[3]面對(duì)這樣的現(xiàn)狀，我國的鈦合金產(chǎn)業(yè)該如何科學(xué)發(fā)展成為了重要的課題。我國的鈦合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢必然應(yīng)是朝著集約化，科學(xué)化，高附加值發(fā)展。鈦合金產(chǎn)業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)調(diào)整和升級(jí)。

2.2 國家重視鈦合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

2013年7月5日，《新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作三年行動(dòng)計(jì)劃》由國家工信部發(fā)布，該文件提出要加大重點(diǎn)新材料領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制修訂力度。新材料領(lǐng)域包括了特種金屬功能材料、高端金屬結(jié)構(gòu)材料、先進(jìn)高分子材料、新型無機(jī)非金屬材料、高性能復(fù)合材料、前沿新材料。有10種鈦合金產(chǎn)品劃分在新型輕合金材料里。這10種鈦合金產(chǎn)品分別是優(yōu)質(zhì)寬幅冷軋純鈦板材、鈦合金型材、大規(guī)格寬厚鈦合金板材、鈦及鈦合金帶材、高精度及寬幅鈦合金薄板材、大規(guī)格鈦合金棒材及特種鍛件、大型鈦鑄錠及鍛坯、大盤重鈦帶卷、專用鈦合金材料、鈦及鈦合金模鍛件等。該文件表現(xiàn)了對(duì)鈦合金材料的極大重視，并給予相關(guān)發(fā)展幫助。endprint

政策支持鈦合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)該產(chǎn)業(yè)是有利的支持。未來鈦合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展擁有良好的政治環(huán)境。這對(duì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展擁有巨大推動(dòng)作用。

2.3 我國廣闊的需求促進(jìn)發(fā)展

2013年，我國國民經(jīng)濟(jì)仍然保持平穩(wěn)增長。我國的化工、航空航天、電力（包括核電）、冶金、真空制鹽和體育等六大領(lǐng)域，以及醫(yī)療、海洋工程和船舶業(yè)的鈦合金需求依然向好。在國家的“十二五”規(guī)劃中，鈦金屬冶煉的節(jié)能減排，產(chǎn)品質(zhì)量的提高和高附加值產(chǎn)品的開發(fā)仍然是我國鈦合金的重點(diǎn)發(fā)展方向，結(jié)合西部地區(qū)全流程高技術(shù)水平的海綿鈦項(xiàng)目、新型鈦加工材開發(fā)項(xiàng)目等也屬于國家鼓勵(lì)類項(xiàng)目中，以及國家對(duì)鈦加工材料的出口退稅政策等都利于我國鈦合金的發(fā)展。[4]由此可見，我國鈦合金具有良好的發(fā)展前景。

2.4 鈦合金產(chǎn)業(yè)技術(shù)的升級(jí)調(diào)整

當(dāng)前世界上幾乎所有的熔煉方法都采用了真空及冷坩堝技術(shù)，這是因?yàn)殁伡扳伜辖鸬娜蹮捰捎阝伒幕钚愿?。熔煉方式可以按照熔化金屬時(shí)熱量來源方式分為外熱式熔煉方法和內(nèi)熱式熔煉方法。其中外熱式熔煉方法有自耗電極電弧爐、非自耗電極電弧爐、電子束爐、等離子弧爐，而內(nèi)熱式熔煉方法有感應(yīng)熔煉。

鈦合金材料的熔煉技術(shù)的當(dāng)前發(fā)展表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①20世紀(jì)80年代末，國際上開始采用冷床熔煉技術(shù)去解決鈦合金鑄錠中常出現(xiàn)的高密度夾雜和低密度夾雜等冶金劣勢。和真空自耗電弧爐相比，冷床爐熔煉技術(shù)擁有諸多的優(yōu)勢，比如它可以更好地去除鈦合金中的夾雜，并且因?yàn)槠淙蹮挏囟容^高，可消除成分偏析，從而得到成分均勻的鑄錠。盡管這項(xiàng)技術(shù)擁有諸多優(yōu)勢，但該技術(shù)的設(shè)備投入大，成本高，維護(hù)難，所以這項(xiàng)技術(shù)很難大規(guī)模推廣。②發(fā)展內(nèi)熱式的真空感應(yīng)熔煉，開拓新型熔鈦坩堝材料及其制備技術(shù)。國內(nèi)外研究者在這方面開展了大量的研究，并取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，但這些耐火材料都或多或少與鈦發(fā)生反應(yīng)，鈦熔體中氧的含量也會(huì)增加，因此大多只能用作鈦的熔模精鑄的模殼材料，而不能用作鈦及鈦合金內(nèi)熱式的真空感應(yīng)熔煉的耐火材料。坩堝式真空感應(yīng)熔煉方法可能是解決目前常規(guī)鈦合金熔煉技術(shù)能耗極高而材料收得率極低的一條有效途徑。

由上可知，促進(jìn)鈦合金低成本優(yōu)質(zhì)高效熔煉的核心是尋找新型的熔鈦坩堝材料及其制備技術(shù)，完成內(nèi)熱式的真空感應(yīng)熔煉。盡管國內(nèi)外研究者已經(jīng)進(jìn)行了大量這方面的研究，但直到目前還未見到能用于鈦合金真空感應(yīng)熔煉用耐火材料成功的報(bào)道，制造鈦及鈦合金真空感應(yīng)爐坩堝尚未有實(shí)質(zhì)性的突破，因此綜合利用CALPHAD、量化計(jì)算和人工智能等材料設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)與鈦熔液相容的新型耐火材料，研究新型耐火材料的制備技術(shù)，開發(fā)與鈦熔液相容的新型耐火材料的坩堝制備工藝，將是攻克低能耗節(jié)約型鈦及鈦合金的熔煉技術(shù)的突破口[5]。這項(xiàng)技術(shù)讓鈦熔煉更加高效節(jié)能，從而大大的降低鈦合金的生產(chǎn)成本，并且提高鈦合金材料的質(zhì)量，這對(duì)推廣鈦合金應(yīng)用有著重要意義。

目前制約鈦合金發(fā)展的重要原因就是其成本高，隨著技術(shù)的進(jìn)步逐步較低成本，成為發(fā)展鈦合金產(chǎn)業(yè)的重要課題。

3 結(jié)語

鈦合金是繼鋼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”，21 世紀(jì)將是“鈦的世紀(jì)”。鈦合金因?yàn)槠鋬?yōu)越的屬性，成為更多制造產(chǎn)業(yè)的選擇。未來鈦合金的市場仍然不斷擴(kuò)大，鈦合金產(chǎn)業(yè)是處于不斷成長的產(chǎn)業(yè)。鈦合金作為新生金屬，其未來發(fā)展態(tài)勢良好，現(xiàn)在主要受到技術(shù)的問題，鈦合金生產(chǎn)成本高，難以大規(guī)模應(yīng)用，應(yīng)不斷產(chǎn)業(yè)升級(jí)，技術(shù)革新，促進(jìn)鈦合金產(chǎn)業(yè)更好地發(fā)展。

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[4]天津稀有金屬交易市場.需求旺盛 鈦合金發(fā)展前景可期[OL].

[5]張寶昌.鈦合金發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢[J].endprint