鈦合金項目研究報告-“十四五”
發布時間：2022-05-10
鈦合金項目可行性研究報告-“十四五”高端金屬結構材料重點項目
一、鈦合金定義及應用
鈦是一種具有低比重、高比強度、高韌性、以及優秀的耐疲勞性、耐腐蝕性、溫度耐受性能等特點的稀有金屬。鈦合金是以鈦為基礎，添加釩、鋁、鉬、鉻、等其他可強化鈦金屬性能的元素，經過熔煉、鍛造、軋制、擠壓等生產和加工工藝制成的結構材料。鈦合金可基于組織結構和成分、功能用途、物理形式狀態等進行劃分，滿足不同應用領域的特殊需求，由于優異的材料性能，鈦合金在化工、航空航天、海洋工程、冶金、電力、醫療、制藥等領域獲得廣泛應用。
鈦合金應用領域
一、鈦合金在海洋工程上的應用現狀及前景展望占地球表面積約71% 的海洋中蘊藏著豐富的資源， 開發海洋、利用海洋，讓海洋成為我們巨大財富的源泉， 這已成為人們多年來努力的方向之一。但是，由于海水中含有大約3.5% 的含鹽量，因此， 海水具有腐蝕性。此外， 海洋中的某些生物污染也加速了海水的腐蝕。
鈦是一種物理性能優良、化學性能穩定的材料。鈦及其合金強度高、比重小， 耐海水腐蝕和海洋氣氛腐蝕， 可以很好地滿足人們在海洋工程方面應用的要求。經過鈦業界人士和海洋工程應用研究人員多年的努力， 鈦已經在海洋油氣開發、海港建筑、沿海發電站、海水淡化、船舶、海洋漁業及海洋熱能轉換等領域取得了廣泛的應用。現在， 海洋工程用鈦已成為鈦民用應用的主要領域之一。
前景展望：
海洋工程作為新興的鈦的民用市場， 近年來發展很快。隨著世界能源危機的進一步加劇， 世界各國將投入大量的人力和物力開采海底石油資源和其它礦物資源；全球性淡水日益缺乏的趨勢中， 各個沿海國家都將利用海水來制取淡水；況且， 各軍事大國的海軍裝備競爭日益激烈等等， 這些都離不開鈦及鈦合金材料。因此， 鈦及其合金在海洋工程上的應用會越來越廣泛。預計海洋工程用鈦有望成為鈦材的一個較大的應用市場。
二、鈦合金民用健康產品市場情況
1、目前市場情況
目前，國內外餐具、炊具材料廣泛使用的是鐵、鋁、不銹鋼這些材料，在使用中對人體都或多或少會產生一些不利于健康的因素：
①鐵鍋：到了菜里的鐵，是三價鐵，人體是不能吸收，人體只能吸收二價鐵。
②鋁鍋：在高溫酸、堿條件下會有鋁溶出，引發鋁中毒，是不安全的。國際衛生組織明文禁止鋁鍋接觸含有鹽類的食品使用。
③不粘鍋：大部分是采用“特富龍”
涂料，美國政府指控它是致癌物質。特富龍在高溫下，會釋放出十幾種有害氣體，導致一些呼吸道敏感的動物死亡。
但這些氣體對人體的毒害作用還沒有確定。
④搪瓷餐具：涂在搪瓷制品外層的實際上是一層琺瑯質，含有硅酸鋁一類物質。因為翻炒的碰撞摩擦，極易造成破損，使硅酸鋁一類物質便會轉移到食物中去。
⑤陶鍋、砂鍋：潛在危害主要有兩方面：一是土砂鍋的釉質，二是“偽紫砂”。“偽紫砂”添加鐵紅粉、二氧化錳等化學顏料配制加工而成，用化工制劑進行增色制造而成，而非真正紫砂。
2、鈦健康產品優勢
鈦健康產品的優勢是在鈦金屬表面生有一層牢固的氧化鈦化合物薄膜，化學性質極其穩定，甚至酸中的“王水”都奈何不了它。鈦鍋在烹飪時不與食材發生化學反應。所以能烹飪出食材的原汁原味，純鈦鍋是唯一可以用來煎中藥的金屬鍋。
人們稱鈦鍋是美味鍋，原汁原味的美味就是健康元素。
鈦鍋的熱功能優異：能低溫、快速、低油脂的烹飪出綠色佳肴，最大限度地保留食材的營養成分和口感。高營養的綠色食品是健康元素。
鈦制餐具、炊具的使用優勢體現在以下幾個方面：
⑴強防腐蝕性：比不銹鋼更耐腐蝕，即使盛裝腐蝕性最強的“王水”（濃硫酸與濃硝酸的混合物）也毫無銹跡，長時間烹煮和存放酸性和堿性的食物也不會產生金屬異味，還可以用來煲中藥。
其它金屬的鍋具無法做到這一點。
⑵高硬度：比不銹鋼的硬度高很多，耐磨、耐刮，半永久使用。
⑶重量輕：太太使用很輕松，重量只有鐵鍋的一半，使用輕便。
⑷無需保養：丈夫使用很放心 高溫燒不壞，摔不壞，無需保養。
⑸抗菌性：具有天然的光觸媒抗菌效果，在自然光線下具有天然的抗菌作用，衛生、無細菌污染。
⑹不粘效果：良好的不粘效果，和鐵鍋相當，但不能完全不粘。
⑺節能：省時節能，傳熱速度是鐵鍋的7 倍，是復合底鋼鍋和合金鍋的數十倍，炒菜節省能源。
⑻生物親合性：是人體親和金屬長時間接觸也不會過敏，醫療上已取代不銹鋼作為“人骨”植入人體內。
⑼使用范圍：可以使用火爐和陶磁爐⑽健康性：99.75％高純度的鈦金屬制成無涂層，是最健康安全的金屬鍋具。
⑾表面不粘性：電解研磨更加全面徹底，不存在機械拋光遺留的有害粉塵顆粒，電解研磨的鈦鍋呈現細微的凹凸表面，可以提升傳熱速度和不粘性。
⑿眾人眼中的形象：在公眾眼中鈦是用來做航天飛機、核反應堆、首飾、眼睛架高爾夫球棍等奢侈品。
鈦金屬擁有這樣絕佳的特性，同時鈦也是非常難以加工的金屬。對鈦加工技術和加工手段的了解和認識制約了相關企業進入這一領域，到目前，國內鈦制餐具、炊具還是一塊處女地，正在等待有識之士的開發。本項目技術生產的鈦制餐具、炊具克服了純鈦金屬難展現藝術性的難度和美感的刻板印象，并有著鮮艷的顏色， 讓科技與生活工藝完美結合。使千家萬戶真正體會到“要健康，用鈦鍋！”
三、鈦合金建筑裝飾材料應用介紹
金屬材料用于建筑，特別是屋頂，首先應用的是銅，依次開發使用的是表面處理過的鋼板、鋁、不銹鋼和鈦。隨著國民經濟的持續發展和人民生活水平的不斷提高，人們對城市建筑物的要求，特別對建筑物的美觀性要求越來越高。
近年來建筑師追求使用比傳統材料更高級的新型建筑材料。鈦金屬具有許多非常優異性能，完全滿足對建筑材料的許多特殊性能要求，因而倍受建筑師和建筑業的青睞。
日本是首先將鈦應用于建筑物的國家，也是在建筑物上應用鈦最多的國家。
其主要是應用于建筑物的屋頂，以及大廈幕墻、港口、橋梁、隧道、外壁、門牌、欄桿、管道等。英國、法國、美國、西班牙、荷蘭、加拿大、比利時、瑞士均有建筑物使用鈦金屬作屋頂和幕墻的范例，瑞典、新加坡和埃及等國家也在一些新建筑上開始使用鈦金屬。1997 年西班牙畢爾巴鄂市的古根海姆博物館就是采用鈦金屬板構造出去曲面的建筑造型。阿布扎比機場也選用了鈦，且用量幾百噸，該機場是世界上第一將鈦作為建筑結構材料使用的機場。
我國鈦金屬生產技術基本成熟，生產設計規模很大，但銷售市場不大，經濟效益不理想，主要是缺少客戶滿意的技術經濟性能好的產品。我國目前的建筑用鈦現狀如下：
1、產品單一：作為結構材料，沒有足夠的品種以供使用者選擇。作為表面裝飾材料，目前我國沒有形成較大的鈦表面處理規模生產企業，加工還停留在手工作坊生產方式階段，這不利于大面積使用鈦作為裝飾用材。
2、品位低：沒有較高品質的產品，更沒有鈦及相關復合材料的大量供應，只能生產一些模型、城雕、工藝品等，沒有品位較高的表面裝飾材料及其生產手段。
3、價格高：由于沒有穩定的高品質的產品，不可能有大面積的廣泛應用，導致使用量小、價格高，更不利于推廣使用。
4、設計者因素：我國沒有類似職業培訓制度，新材料發明后沒有在建筑設計師思維中儲存下來，導致在建筑原創設計圖很少把鈦金屬設計進去，用途就顯然少了。
近年來隨著全球海洋化的進展以及鈦原材料價格不斷下跌，鈦在建筑、裝飾領域的需求量和應用范圍正在不斷拓展，預計今后幾年在建筑、裝飾行業鈦材需求量將達5000 噸以上，海洋工程和海島建設鈦材需求量將達5000 噸以上，造船工業用鈦量將達5000 噸以上。
而我國現在還沒有一家專業從事建筑裝飾用鈦材生產企業，只是將工業用材料簡單的應用于民用領域，與市場和行業需求差距較大，急需建立專業化生產線，滿足這一領域的各項專業化需求。
鈦是目前能大量生產的、價格最低的、幾乎完全不被海水腐蝕的金屬。作為建筑材料，鈦材的反射率較小，并呈現淡銀灰色，擁有迷人的金屬自然光澤。
寶雞鈦產業研究院將生產建筑裝飾用鈦材，主要是應用于建筑物的屋頂，其次是大廈的幕墻、港灣設施、橋梁、海底隧道、外壁、裝飾物、小配件類、立柱裝飾、外裝、紀念碑、標牌、門牌、欄桿、管道、防蝕被覆等。項目利用國內現有鈦板、鈦卷帶為原料，采用整形拋光、壓花技術，使板材表面光亮，色澤一致并具有金屬花紋；采用大面積板材陽極氧化著色技術，為板材表面著色，形成多彩顏色，滿足建筑、裝飾類材料的需求。
四、航空用鈦合金研究進展
鈦元素分布比較廣泛，其含量超過地殼質量的0.4%，全球探明儲量約34 億噸，在所有元素中含量居第10 位（氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦）。
科學家在1910 年采用“鈉法”（鈉還原TiCl4）最早獲得金屬鈦，但是鈦工業并沒有隨著鈦的發現立即得以發展。
鈦比鋼密度小40%，而鈦的強度和鋼的相當，這可以提高結構效率。同時，鈦的耐熱性、耐蝕性、彈性、抗彈性和成形加工性良好。由于鈦具備上述特性，從一出現鈦合金就應用于航空工業。1953 年，DC-T 機發動機防火壁和短艙上首次使用鈦材，開始鈦合金應用于航空的歷史。
航天飛機是最主要的、應用范圍最廣的航空器。鈦是飛機的主要結構材料，也是航空發動機風扇、壓氣機輪盤和葉片等重要構件的首選材料，被譽為“太空金屬”。飛機越先進，鈦用量越多，如F22 第四代機用鈦含量為41%（質量分數），其F119 發動機用鈦含量為39%，是目前用鈦含量最高的飛機。鈦合金研究起源于航空，航空工業的發展也促進了鈦合金的發展。航空用鈦合金的研究一直是鈦合金領域中最重要、最活躍的一個分支，但其發展也極其艱辛，如人們花費十幾年的精力克服航空發動機用鈦合金的“熱障”問題。
從合金基體相組成角度對鈦合金進行歸類。以飛機為航空器的代表，著重介紹鈦合金在航空發動機、飛機機身、航空緊固件等方面的應用研究情況。
【二】鈦合金市場現狀分析
鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬，近年來，我國頻頻發布政策鼓勵鈦合金材料的研發、生產及應用。在全球市場中，鈦合金材料主要應用于航空工業、國防軍工以及其他工業。其中，在航空工業的應用需求最大，約占50%，主要是用于飛機和發動機的制造。在我國鈦材的需求結構中，鈦加工材料主要應用于化工領域，而國內航空航天用鈦材的比例僅為20%，說明我國航空用鈦材市場還存在較大潛力。目前，在高端鈦合金領域，我國能夠批量生產軍用航空鈦合金棒絲材的企業較少，呈“雙寡頭”的競爭格局。
1、政策鼓勵鈦合金材料的發展
鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進行研究開發，并得到了實際應用。近年來，我國也頻頻發布政策鼓勵鈦合金材料的研發、生產及應用。2019年，據《產業結構調整指導目錄(2019征求意見稿)》披露的信息顯示，將高性能超細、超粗、復合結構硬質合金材料及深加工產品、低模量鈦合金材料、耐蝕鈦合金材料、航空航天用鈦合金緊固件等列為產業結構調整鼓勵類項目。
2016-2020年我國鈦合金材料相關鼓勵政策
2、鈦合金材料主要應用于航天、軍工領域
在全球市場中，鈦合金材料主要應用于航空工業、國防軍工以及其他工業。其中，在航空工業的應用需求最大，約占50%，主要是用于飛機和發動機的制造。
2019年全球鈦合金材料市場需求結構(單位：%)在我國鈦材的需求結構中，鈦加工材料主要應用于化工領域，與全球相比最主要的差別在航空領域，全球范圍內航空用鈦材始終占據鈦材總需求的53%左右，而國內航空航天用鈦材的比例僅為20%，說明我國航空用鈦材市場還存在較大潛力。
2019年中國鈦加工材的應用需求結構(單位：%)3、國內高端鈦合金市場呈“雙寡頭”競爭格局在國內鈦合金市場中，目前能夠批量生產軍用航空鈦合金棒絲材的企業主要是：西部超導、寶鈦股份和湖南金天鈦業科技有限公司。其中，西部超導和寶鈦股份是業內的龍頭企業，兩家公司的相關分析如下：
中國鈦合金行業龍頭企業對比分析
4、航空航天用鈦材需求前景廣闊
2009-2017年，中國航空航天用鈦材銷量的年復合增長率為16%，同時考慮到國內目前航空航天用鈦材占比遠低于全球范圍內航空航天用鈦材占鈦材總需求的50%的比例，假設未來幾年年的復合增長率保持不變，至2025年，我國航空工業鈦材需求量將達2.5萬噸
來源：搜鈦網
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