白志剛

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

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)家格雷戈爾發(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，但因為其存在分散并且提取難度大，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、強度大、耐熱性強等等優(yōu)勢而被廣泛用于各個領(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)動機用的高溫鈦合金和機體用的結(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)用面逐步擴展，從航空逐步擴展到汽車，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)”。

鈦作為稀有金屬，是重要的替代金屬。我國鈦資源儲量豐富，在儲量上擁有極大的優(yōu)勢，這也為我國鈦產(chǎn)業(yè)能夠發(fā)展壯大提供堅實的物質(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]。隨著消費和產(chǎn)業(yè)升級，稀有金屬產(chǎn)業(yè)得到不斷重視。尤其是在政策變動之后（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 鈦合金運用面擴展

鈦合金市場總量總體是不斷提高的。伴隨著我國經(jīng)濟的平穩(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)域中對鈦合金的需求量日益增多。鈦合金和鈦合金材料會制作成環(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，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。鈦合金的用途的擴展對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，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，這促進鈦合金市場的擴大，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)看出我國對海綿鈦的消費量逐漸升高，其消費量逐漸超過產(chǎn)量。（圖一）

1.3 航空業(yè)發(fā)展促進鈦合金需求增加

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)航空的消費比例達(dá)到42%左右，軍用鈦材比例約為7%，整個航空領(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)研究機構(gòu)預(yù)測，在未來20年世界的航空公司將需要100個座位以上的新客機23385架，其中，需單通道飛機（如A320）16620架，占總需求的71%；需雙通道飛機5482架，占總需求的24%；需VLA（如A380）1283架，占總需求的5%。這些飛機將價值2.6萬億美元。民用飛機的數(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。

民用飛機和大飛機的需求量大。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)濟體促進鈦合金市場增加

2008年，全球經(jīng)濟由于受到美國次債危機等情況影響，全球經(jīng)濟的增長短期內(nèi)趨緩，這對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)濟依然有較強的增長動力，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)濟逐步復(fù)蘇。世界各地的經(jīng)濟體聯(lián)系日益緊密，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)升級調(diào)整，對新型材料的需求日益旺盛，這對鈦合金的發(fā)展是良好的契機。

由于世界各個經(jīng)濟體聯(lián)系日益緊密，促進航空的發(fā)展。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，空中客運量每15年會增加一倍，那么未來的15-20年，隨著全球經(jīng)濟貿(mào)易聯(lián)系的不斷加強，空中客運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，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，但在高附加值深加工領(lǐng)域仍然落后國外先進水平。我國鈦合金產(chǎn)業(yè)面臨大而不強的尷尬境地。[3]面對這樣的現(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。

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)化工作三年行動計劃》由國家工信部發(fā)布，該文件提出要加大重點新材料領(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、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、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。這對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展擁有巨大推動作用。

2.3 我國廣闊的需求促進發(fā)展

2013年，我國國民經(jīng)濟仍然保持平穩(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)水平的海綿鈦項目、新型鈦加工材開發(fā)項目等也屬于國家鼓勵類項目中，以及國家對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)，這是因為鈦及鈦合金的熔煉由于鈦的活性高。熔煉方式可以按照熔化金屬時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：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，并且因為其熔煉溫度較高，可消除成分偏析，從而得到成分均勻的鑄錠。盡管這項技術(shù)擁有諸多優(yōu)勢，但該技術(shù)的設(shè)備投入大，成本高，維護難，所以這項技術(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道，制造鈦及鈦合金真空感應(yīng)爐坩堝尚未有實質(zhì)性的突破，因此綜合利用CALPHAD、量化計算和人工智能等材料設(shè)計方法，設(shè)計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)”。鈦合金因為其優(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，技術(shù)革新，促進鈦合金產(chǎn)業(yè)更好地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]莫尼塔（上海）投資發(fā)展有限公司.稀有金屬行業(yè)研究報告[OL].http：//www.cebm.com.cn/cn/.

[2]陳國琳，吳鵬煒，冷文軍，等.鈦合金的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2009，31（12）：110.

[3]張喜燕，趙永慶，白晨光.鈦合金及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[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