何蕾 王運(yùn)鋒
18世紀(jì)末,鈦(Ti)作為一種新的金屬元素被發(fā)現(xiàn),并以希臘神“Titans”命名。1910年美國科學(xué)家M.A.Hunter首次用鈉還原四氯化鈦(TiCl4)并制取了純鈦,1940年盧森堡科學(xué)家W. J .Kroll用鎂還原TiCl4制取了純鈦,而這2種方法也發(fā)展成為生產(chǎn)海綿鈦的工業(yè)方法。20世紀(jì)40年代末,美國杜邦公司用鎂還原法生產(chǎn)出2t海綿鈦,從此世界鈦工業(yè)發(fā)展的序幕被拉開了。隨后,日本、俄羅斯、中國相繼進(jìn)入鈦的工業(yè)化生產(chǎn),陸續(xù)成為主要的產(chǎn)鈦大國[1]。經(jīng)過70余年的發(fā)展,鈦及鈦合金材料的研發(fā)及應(yīng)用水平,已經(jīng)成為一個(gè)國家新材料研究開發(fā)應(yīng)用水平和綜合國力的重要體現(xiàn)。
為此,本文對影響世界鈦工業(yè)格局的4大鈦工業(yè)大國——美國、日本、俄羅斯、中國的鈦工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹,尤其是結(jié)合筆者的工作實(shí)踐,對近年來各國鈦領(lǐng)域的重大事件進(jìn)行了整理,以期通過客觀事件為讀者全面呈現(xiàn)世界鈦工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。此外,在對鈦工業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上,對鈦工業(yè)未來發(fā)展的方向提出了幾點(diǎn)建議。
一、美國鈦工業(yè)
世界鈦工業(yè)起源于美國,它是世界上第1個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)海綿鈦和鈦加工材的國家,具有非常完善的鈦冶金—加工—應(yīng)用和研究體系,也是目前鈦加工材生產(chǎn)量最大、用鈦量最大的國家[2]。美國鈦金屬公司(Timet)、美國RTI國際金屬公司(RTI)以及美國阿勒格尼技術(shù)公司(ATI)長期以來被譽(yù)為美國鈦業(yè)3大巨頭。然而,近年來,美國國內(nèi)鈦企業(yè)的格局發(fā)生了重大變化。
Timet公司成立于1950年,擁有從原材料到加工材的全流程生產(chǎn)體系,產(chǎn)品主要包括海綿鈦、熔鑄制品、軋制品以及制成品(導(dǎo)管、卷帶、管接頭等)4大系列,世界上近乎1/5的鈦產(chǎn)品均來自Timet公司。值的一提的是,Timet公司是唯一在美國和歐洲都設(shè)有生產(chǎn)廠的跨國鈦企業(yè),并且擁有非常強(qiáng)大的鈦熔煉實(shí)力,位于亨德森(Henderson)的工廠可獨(dú)立生產(chǎn)純度達(dá)99.9%的海綿鈦。然而,紐約時(shí)間2012年12月20日17:00,美國鈦工業(yè)3大巨頭的格局發(fā)生了轉(zhuǎn)變,美國精密鑄件公司(PCC)以每股16.5美元的價(jià)格完成了對Timet公司的收購,Timet公司的經(jīng)營收益自此被納入PCC鍛件制品部門。
RTI公司是美國航空鈦材及高端鈦加工材的專業(yè)生產(chǎn)廠家,產(chǎn)品主要面向航空、國防、能源、醫(yī)療設(shè)備4大領(lǐng)域,在鈦及鈦合金熔鑄、軋制、擠壓、超塑變形、焊接等領(lǐng)域均有很高的水平。作為美國鈦業(yè)3大巨頭中唯一一個(gè)不具備海綿鈦生產(chǎn)能力的企業(yè),RTI公司長期以來主要致力于向鈦下游市場擴(kuò)張。2012年2月,RTI公司以1.82億美元收購了Remmele工程公司,該公司是一家為宇航、國防、醫(yī)療行業(yè)提供精密機(jī)械加工、協(xié)作工程以及其他關(guān)鍵技術(shù)和服務(wù)的供應(yīng)商[3];2013年10月,RTI公司以1 500萬美元成功收購了奧斯本金屬有限公司(Osborn Metals Limited Company)下屬的奧斯本鋼擠壓公司(Osborn Steel Extrusions Company),此次收購代表著RTI公司將繼續(xù)加強(qiáng)對高附加值及下游產(chǎn)品的投資力度,并且隨著該次收購的完成,RTI公司將具備生產(chǎn)各類中小規(guī)格擠壓管材及型材的能力[3];2014年1月,RTI公司以0.23億美元成功收購了DMI公司(Directed Manufacturing Inc.),并將其歸于RTI公司增材制造部,主要從事鈦及鈦合金、鎳鉻合金以及其他金屬和塑性材料的加工,其產(chǎn)品亦主要面向航空航天及醫(yī)療器械領(lǐng)域[4]。
此外,2012-2015年間,RTI公司與多家世界著名公司簽訂了長期供貨協(xié)議:與加拿大龐巴迪公司簽訂了有效期至2020年的供貨協(xié)議,將向龐巴迪公司的C系列客機(jī)、里爾85商務(wù)飛機(jī)、環(huán)球7000公務(wù)機(jī)、環(huán)球8000公務(wù)機(jī)等供應(yīng)機(jī)加零部件及組件;與美國聯(lián)合技術(shù)公司(UTC)下屬的UTC航空航天系統(tǒng)公司、普惠加拿大公司以及西科爾斯基公司3家企業(yè)簽訂了長達(dá)13年的鈦軋制品供貨協(xié)議;與法國斯奈克瑪(賽峰集團(tuán))公司簽訂了鈦鋁合金供貨協(xié)議,所供應(yīng)的鈦鋁合金將用于制造LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片。RTI公司通過一系列的戰(zhàn)略調(diào)整,凈收益出現(xiàn)了大幅增長,由2011年655.2萬美元增長到了2013年的1 159.6萬美元(2014年數(shù)據(jù)官網(wǎng)未見披露)。2015年,RTI公司被美國鋁業(yè)公司(Alcoa公司)收購,并入Alcoa公司的鋁鈦及工程產(chǎn)品部門。同年,Alcoa公司還收購了TITAL公司,該公司主要從事飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)身用鈦、鋁結(jié)構(gòu)鑄件的生產(chǎn)制造。完成對RTI公司的收購后,Alcoa公司對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整,開始考慮縮減對鋁上游產(chǎn)品的投資,加大航空鈦材的投入。2015年6月,Alcoa公司投資2 200萬美元在美國密歇根州W h i t e h a l l工廠引進(jìn)熱等靜壓系統(tǒng),用于生產(chǎn)鈦航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件[5]。同年,與洛克希德·馬丁公司簽訂了有效期長達(dá)8年的供貨協(xié)議,將向該公司生產(chǎn)的F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)的3種主要衍生機(jī)機(jī)身供應(yīng)鈦板材及坯料,涉及金額達(dá)11億美元;與空中客車公司簽訂了金額約10億美元的鈦、鋼等航天緊固件供應(yīng)合同。此外,Alcoa公司在擁有RTI公司的增材制造生產(chǎn)能力后,與全球3D打印技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者——Norsk Titanium公司在增材制造領(lǐng)域開展更深入的合作。
ATI公司是世界上規(guī)模大、所生產(chǎn)的特種金屬及其零件種類多的生產(chǎn)商,產(chǎn)品主要包括鈦及鈦合金、鎳基合金及其他高溫合金、不銹鋼及特種合金、鋯合金、鉿合金及鈮合金等,也是至今美國3大鈦企業(yè)中唯一一個(gè)沒有被收購的公司。2013年9月16日,ATI公司以6.05億美元的價(jià)格將其鎢材料業(yè)務(wù)出售給了肯納金屬公司(KMT),并對公司原有的部門設(shè)置進(jìn)行了調(diào)整,取消了工程制品事業(yè)部,重點(diǎn)關(guān)注高性能金屬部及扁平軋材部的發(fā)展[6]。此外,基于未來發(fā)展的戰(zhàn)略計(jì)劃,2014年1月底ATI公司宣布永久性關(guān)閉Albany海綿鈦廠,至此,美國僅存2家海綿鈦廠,一家是被PPC收購的Timet公司之前所擁有的海綿鈦廠,另一家則是ATI公司猶他州的Rowly海綿鈦廠,該廠于2014年底被認(rèn)定為優(yōu)質(zhì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)用海綿鈦供應(yīng)商。在關(guān)閉上游海綿鈦廠后,ATI公司將更多的精力投入到下游高附加值產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)上,2014年初收購了Dynamic Flowform公司,2017年年中與GE航空集團(tuán)成立了合資公司,將主要從事一種新型鈦合金粉末生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)。
ATI公司在美國鈦業(yè)格局動(dòng)蕩中保持了公司的獨(dú)立性,通過戰(zhàn)略調(diào)整一步步走出艱難之地,表1則是ATI公司2011-2016年的經(jīng)營狀況。此外,從ATI公司官網(wǎng)最新公布的2017年前3季度的數(shù)據(jù)來看,與2016年同期相比,各項(xiàng)指標(biāo)均出現(xiàn)了增長,尤其是營業(yè)利潤出現(xiàn)了大幅增長,公司虧損額也大大降低,期待ATI公司在2017年能夠徹底翻轉(zhuǎn)局面,實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。
二、日本鈦工業(yè)
日本鈦工業(yè)的發(fā)展開始于第2次世界大戰(zhàn)后不久,1952年成功實(shí)現(xiàn)海綿鈦國產(chǎn)化,1954年開始鈦加工材料的工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,日本已成為一個(gè)鈦工業(yè)極為發(fā)達(dá)的國家,同美國一樣,也具有非常完善的鈦冶金—加工—應(yīng)用和研究體系。然而,日本鈦企業(yè)的格局與美國有很大區(qū)別,除了幾個(gè)大型鈦企業(yè)之外,日本還有很多專業(yè)性很強(qiáng)的小企業(yè),并且呈現(xiàn)出“鋼鈦結(jié)合”的特點(diǎn)。大型鈦企業(yè)主要有大阪鈦科技公司(大阪鈦)、東邦鈦公司(東邦鈦)、新日鐵住金公司(新日鐵住金)、神戶制鋼公司(神戶制鋼)、大同特殊鋼株式會(huì)社等,其中,大阪鈦和東邦鈦是日本目前僅存的2家海綿鈦企業(yè)[8]。受金融危機(jī)的影響,2009年日本海綿鈦出貨量跌入歷史最低,之后隨著經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇,日本鈦工業(yè)亦呈現(xiàn)出積極態(tài)勢,2012年日本海綿鈦出貨量創(chuàng)歷史最高,達(dá)到57 000t。但之后由于飛機(jī)用鈦需求疲軟,2013年出現(xiàn)大幅回落后一直處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)。圖1為2009-2016年日本海綿鈦出貨量統(tǒng)計(jì)圖。
日本生產(chǎn)鈦錠的企業(yè)除了東邦鈦及大阪鈦外,還有新日鐵住金、神戶制鋼、大同特殊鋼,共計(jì)5家,所生產(chǎn)的鈦錠幾乎不出口,主要供給日本國內(nèi)鈦加工材生產(chǎn)商。表2為2012-2016年日本鈦錠的產(chǎn)量。
日本生產(chǎn)鈦加工材的企業(yè)主要有新日鐵住金、神戶制鋼、JFE不銹鋼、大同特殊鋼、愛知制鋼5家。表3為2012-2016年日本鈦加工材的出貨量。從表3可以看出,日本國內(nèi)對鈦加工材的需求比較平穩(wěn),基本保持在5 000 t左右,國外需求則波動(dòng)較大。
日本鈦加工材的種類非常全面,包括板材、帶材、絲材、管材、鑄件等。表4為2012-2016年日本各類鈦加工材的出貨量。從表4可以看出,長期以來,帶材的出貨量所占比例最大,尤其是2016年,出貨量達(dá)8 074 t,占到了48.94%。
日本鈦加工材的應(yīng)用與美國也有很大區(qū)別,美國75%的鈦加工材用于航空航天領(lǐng)域,而鈦加工材以民用為主,鈦在換熱器、電解、化工等民用領(lǐng)域的用量占絕對優(yōu)勢,在航空領(lǐng)域的用量僅為15%左右。2012-2016年日本國內(nèi)鈦加工材在各個(gè)領(lǐng)域的用量統(tǒng)計(jì)見表5。
近些年來,日本鈦企業(yè)始終緊跟市場變化,不斷調(diào)整經(jīng)營方針,2009年后隨著國際經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇、飛機(jī)用鈦需求量增加,日本鈦企業(yè)緊抓鈦材需求恢復(fù)的信號(hào),積極擴(kuò)張產(chǎn)能,增加設(shè)備投資。例如,2011-2012年期間,東邦鈦先后投資近39億日元用于擴(kuò)建Wakamatsu工廠的海綿鈦生產(chǎn)線、投資53億日元在Yahata工廠新建電子束爐、投資500億日元在馬來西亞建設(shè)鈦金屬冶煉廠等,2012年東邦鈦鈦事業(yè)部的銷售額也創(chuàng)下歷史新高,達(dá)305.44億日元。然而,2013年由于種種原因,鈦事業(yè)部營業(yè)利潤出現(xiàn)負(fù)值時(shí),東邦鈦及時(shí)采用措施,通過加大低品位原料比例、削減管理層薪金、裁員等方式降低成本。
此外,日本鈦企業(yè)還通過多種積極手段提高產(chǎn)品競爭力、拓寬產(chǎn)品市場、保證產(chǎn)品銷售市場。2012年3月,新日本制鐵公司用于航空鈦合金板材生產(chǎn)的熱處理工藝通過了Nadcap認(rèn)證,這意味著新日本制鐵公司在保持原有消費(fèi)性產(chǎn)品、建材等市場的同時(shí),在航空航天領(lǐng)域的市場將有大的發(fā)展;2013年5月,新日鐵住金公司直江津工廠引進(jìn)了擁有獨(dú)特進(jìn)料裝置結(jié)構(gòu)的新電子束精煉爐(EB爐),該EB爐可消除使用鈦廢料熔煉時(shí)對尺寸和形狀的限制,保證了鈦鑄錠的成分均勻性;2015年1月,神戶制鋼公司生產(chǎn)的鈦加工材被成功用于豐田汽車“未來”的氫燃料電池汽車中;2017年1月,神戶制鋼公司研制的鈦合金鍛件通過IHI公司認(rèn)證,意味著所生產(chǎn)的鈦合金鍛件可用于制造大型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)軸部件。
三、俄羅斯鈦工業(yè)
作為世界4大鈦工業(yè)大國之一的俄羅斯,擁有世界上最大的全流程鈦生產(chǎn)企業(yè)——VSMPO-AVISMA公司,該公司鈦加工材的年產(chǎn)量占到俄羅斯整個(gè)國家的90%,已成為俄羅斯鈦工業(yè)在國際市場的代名詞。VSMPO-AVISMA公司是2005年在俄羅斯政府的撮合下成立的,由全球最大的海綿鈦工廠AVISMA和最大的鈦加工材生產(chǎn)廠VSMPO合并而成,產(chǎn)品包括鈦、鈦鐵、鋁3大類,主要被應(yīng)用于航空航天制造業(yè)、電力工程、石油/天然氣、建筑、醫(yī)藥以及體育用品等6大領(lǐng)域[9]。表6為2012-2016年俄羅斯VSMPO-AVISMA公司鈦加工材的出貨量。可以看出,大約40%銷售到俄羅斯國內(nèi)市場,60%則出口到美國、英國、日本、中國、以色列、印度、韓國等國外市場。
表7為2009-2016年俄羅斯VSMPO-AVISMA公司的經(jīng)營狀況。單純從表中數(shù)據(jù)來看,VSMPOAVISMA公司在這8年的經(jīng)營中存在2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),一個(gè)是2010年銷售收入較2009年減少了4.9%,這是因?yàn)?009年金融危機(jī)的影響仍未消除,但由于VSMPO-AVISMA公司早期做好了一定的準(zhǔn)備,所以當(dāng)年凈利潤仍實(shí)現(xiàn)了較大幅度的增長;另一個(gè)是2014年凈利潤較2013年減少了46%,出現(xiàn)大幅降低,而這是由于2014年第4季度美元匯率急劇增長造成的。因此,總體來說,VSMPO-AVISMA公司長期以來一直處于穩(wěn)步發(fā)展中。
近6年來,面對國際化激烈的市場競爭,VSMPO-AVISMA公司積極進(jìn)取,不斷開拓,采取了一系列的措施。
1.以市場為導(dǎo)向,努力提升產(chǎn)品質(zhì)量,與客戶建立長期供貨關(guān)系
VSMPO-AVISMA公司不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量,于2012年通過了德國TUV Rheinland Cert Gmbh公司的質(zhì)量管理體系認(rèn)證、2014年底其子公司AVIMA生產(chǎn)的海綿鈦獲得了法國Snecma公司認(rèn)可。優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品讓多家公司向VSMPO-AVISMA公司拋出了訂單,先后與波音公司、中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司、空中客車公司、賽峰(SAFRAN)集團(tuán)等簽訂了長期供貨協(xié)議,向波音787-9、787-10、777X、C919、A320neo、A350 XWB、A380、LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)等供應(yīng)鈦加工材。尤其是進(jìn)入2017年以來,與聯(lián)合航空制造公司(UAC)簽訂了鈦合金產(chǎn)品交付有效期至2020年的供貨協(xié)議,與Rolls-Royce公司簽訂了有效期至2016年的長期供貨協(xié)議,預(yù)計(jì)收益將達(dá)到0.76億美元。
2.瞄準(zhǔn)航空高端鈦產(chǎn)品市場,強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合創(chuàng)辦合資公司
2013年與波音公司合資成立了UBM公司,主要為波音787、737MAX、777X等所有波音民用飛機(jī)供應(yīng)鈦制沖壓部件;2016年與Alcoa公司合資成立了AlTi Forge公司,主要從事航空航天用高端鈦合金和鋁合金產(chǎn)品的生產(chǎn)。此外,目前已著手與歐洲制造商Figeac Aero商討在鈦谷特別經(jīng)濟(jì)區(qū)建造機(jī)加工合資公司,預(yù)計(jì)將于2019或2020年投入使用。
3.積極推廣各類產(chǎn)品,拓展市場,提升品牌影響力
VSMPO-AVISMA公司多次亮相巴黎國際航空展、圣彼得堡國際海事防務(wù)展、韓國海事展、日本國際機(jī)械零部件及加工展、國際石油天然氣展覽會(huì)等不同領(lǐng)域、不同國家的各類展會(huì),向世界展示公司的各類產(chǎn)品,積極促成交易。2013年在SMM India展銷會(huì)上與印度L&T造船公司簽訂了鈦標(biāo)準(zhǔn)件及鈦材供貨協(xié)議,2015年在第9屆印度國際海事展上喜獲印度造船企業(yè)訂單等。
4.不斷提升硬件裝備,始終擁有最強(qiáng)大的加工能力,保證優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品順利生產(chǎn)
2013年VSMPO-AVISMA公司對其工廠的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)代化改造升級(jí),配備了由意大利生產(chǎn)的長度達(dá)4m的專業(yè)帶鋸,并在鍛造車間安裝了美國MAG Cincinnati公司的設(shè)備;2014年投資75億盧布更新了壓力機(jī)、凝殼爐以及環(huán)形材軋機(jī),投資20億盧布用于在別列茲尼基市的工廠建設(shè)新項(xiàng)目;2017年投資4 000萬盧布進(jìn)行了工業(yè)安全升級(jí)[10]??梢?,這些年來,VSMPO-AVISMA公司在設(shè)備更新及安全生產(chǎn)方面給予了極大的重視,投入了巨額的資金。
四、中國鈦工業(yè)
中國鈦工業(yè)開始于1954年,在過去的60多年中,走過了研究、中試、工業(yè)化、應(yīng)用推廣以及高速發(fā)展幾個(gè)階段,特別是21世紀(jì)以來,中國鈦工業(yè)更是進(jìn)入了發(fā)展的快車道,中國迅速發(fā)展成為世界鈦工業(yè)大國。表8為近10年中國海綿鈦和鈦錠的產(chǎn)能。從表中可以看出,2007-2012年,中國海綿鈦及鈦錠的產(chǎn)能均呈現(xiàn)慣性增長的態(tài)勢,2013年增速放緩,2015年由于需求不足,部分海綿鈦廠關(guān)閉,海綿鈦產(chǎn)能出現(xiàn)大幅下降。
表9為近10年中國海綿鈦、鈦錠和鈦加工材的產(chǎn)量。從表中可以看出,中國鈦工業(yè)經(jīng)歷了高速發(fā)展,也出現(xiàn)過嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩局面,目前正處于觸底反彈,向利好方向發(fā)展的階段。
五、未來鈦工業(yè)發(fā)展趨勢
1.加大科技投入,走高端化之路
從美、日、俄、中4國鈦工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀不難看出,鈦產(chǎn)能處于剩與乏的尷尬境地,世界范圍內(nèi)航空航天用高端鈦產(chǎn)品處于供不應(yīng)求的局面,需求方與鈦企業(yè)大都會(huì)提前簽訂長期供貨協(xié)議。而中國國內(nèi)鈦產(chǎn)品在供大于求的狀況下還需進(jìn)口高端鈦產(chǎn)品,中低端鈦產(chǎn)品嚴(yán)重過剩。因此,未來在鈦市場競爭中取勝的關(guān)鍵是“質(zhì)”。
2.淘汰落后產(chǎn)能,走整合化之路
當(dāng)積累式發(fā)展模式不能滿足瞬息萬變的市場競爭時(shí),兼并重組成為一條快速發(fā)展壯大、增強(qiáng)抵抗市場沖擊的出路。通過兼并重組淘汰落后產(chǎn)能,發(fā)展鈦全流程產(chǎn)業(yè)鏈,各國重點(diǎn)培育1~3家全流程鈦生產(chǎn)企業(yè)作為龍頭企業(yè)。同時(shí),也應(yīng)鼓勵(lì)中型鈦企業(yè)朝專業(yè)化方向發(fā)展。
3.加強(qiáng)資源整合,走產(chǎn)業(yè)化之路
以市場為導(dǎo)向,以下游鈦應(yīng)用需求為驅(qū)動(dòng),加強(qiáng)企業(yè)與客戶間的深度合作,使產(chǎn)鈦企業(yè)與用鈦企業(yè)之間的關(guān)系不再停留在產(chǎn)鈦企業(yè)生產(chǎn)什么,用鈦企業(yè)選擇什么的階段。鈦企業(yè)積極參與到用鈦企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)中,將整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的資源高度整合。
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