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航空领域对高端钛合金的年均需求将不断提升

发布时间 :2018-09-21 17:05:39 浏览次数 :

航空领域对高端钛合金的年均需求将不断提升 钛在地球上储量丰富,是地壳中含量排行第七的金属元素,我国基础储量超过3.5亿吨。钛矿开采以后,主要先加工成钛白粉和海绵钛,其中钛精矿下游90%左右需求用于钛白粉,海绵钛要进一步加工成钛锭,再通过铸造或锻造等手段加工成高端钛材,用于航空航天、船舶、海洋工程等各个领域。钛合金是以钛为基础加入铝、锡、钒、钼、铌等其他元素组成的合金,是一种重要的结构金属,具有比强度高、抗疲劳性强、耐蚀耐热性好等优异性能,因此在航空航天、船舶、海洋工程、兵器、汽车、医疗、化工、冶金、体育休闲等领域具有广泛的应用,有着“第三金属”、“空中金属”、“海洋金属”等美誉。

钛板

根据基体组织不同,钛合金可以分为α合金、β合金以及(α+β)合金。中国分别以TA、TB、TC表示。α合金:α相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是α相,组织稳定,耐磨性高于纯钛,抗氧化能力强。在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高。β合金:β相固溶体组成的单相合金,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666 MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用。(α+β)合金:双相合金,具有良好的综合性能,组织稳定性好,有良好的韧性、塑性和高温变形性能,能较好地进行热压力加工,能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%~100%;高温强度高,可在400℃~500℃的温度下长期工作,其热稳定性次于α钛合金。 

在航空领域,钛合金因其高比强度、耐高温和耐腐蚀的特点被广泛用于制造飞机发动机和机体。在民航领域,由于追求燃油经济性要求机体尽可能轻量化,增加质量轻、强度大的钛合金用量成为民航客机发展的重要趋势。从早期的波音737/空客A320到最新机型的波音787/空客A350,钛合金的用量显著增长,平均一架客机的钛合金需求预计在20-30吨。未来20年全球将新增各类客机35000架,钛合金总体需求将达到70-105万吨,年均约3.5-5万吨。2017年我国自主知识产权的干线客机C919首飞成功,标志着波音/空客垄断中国民航市场的格局被打破。据中国商飞统计,截至目前,C919大型客机市场订单已达到570架。根据预测,未来20年仅国内航空运输市场就需要干线客机5952架,对我国钛合金市场形成重大利好,预计未来20年对钛合金的需求有望超过12万吨,年均需求接近6000吨。

钛管

在军机领域,近年来所用钛合金材料的比例也在不断增加,钛合金材料的应用水平已经成为衡量飞机先进性的重要标志之一。四代军机钛合金用量占比已经达到25%以上,五代战机钛合金用量接近40%,其中发动机用钛量已经达到25%-33%。近年来我国歼击机用钛量不断提升,歼11B 重型战机用钛量达到15%,新型歼击机歼31 钛合金用量将进一步提升至25%以上,与美国先进战机F35钛合金用量相当。同时我国军机航空发动机用钛量也在持续提升中,太行涡扇发动机用钛量已经达到25%,正在研制中的新型军用涡扇发动机钛合金用量预计将达到30%以上,趋近国际先进水平。综合来看,我国军机的钛合金用量跟美国最新战机的水平相差无几,基本保持在25%以上的水平,平均一架飞机的钛合金重量约2.5吨。根据前面分析,我国未来15年,新增四代/五代战机的需求预计在1000架左右,按照30%的成材率计算,我国军机领域钛合金的需求将达到8500吨,年均需求约550吨。

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