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概述

鈦金屬（Titanim）日益被人們重視，被譽為現代金屬和戰略金屬，是提高國防裝備水平不可或缺的重要戰略物資，是20世紀50年代走向工業化生產的一種重要金屬，其性質優良，儲量******豐富，被譽為正在崛起的第三金屬。

表1鈦及鈦合金基本特性

我國已探明的鈦礦基礎儲量為2億噸，排名全球第1，主要分布在四川攀西、河北承德、云南、海南、廣西和廣東。

圖1我國鈦礦儲量分布圖

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鈦及鈦合金產業鏈

圖2鈦及鈦合金產業鏈

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鈦精礦

鈦原料主要為鈦鐵礦和金紅石精礦。全球鈦鐵礦儲量9.7億噸，金紅石儲量6200萬噸。（來源USGS 2018）

金紅石精礦的TiO₂品味高，雜質含量少，是鈦冶金和鈦白粉生產的優質原料，但儲量有限；

鈦鐵礦儲量大，TiO₂含量低，氧化物雜質含量低，需要通過處理成富鈦料才能作為生產TiCl₄的原料。

表2 2011年全球主要鈦原料供應商的生產能力

圖3各國鈦鐵礦儲量情況

圖4各國的金紅石儲量情況

我國的鈦資源（TiO2）的94.3%賦存在釩鈦磁鐵礦中（品位低不能直接利用）。釩鈦磁鐵礦通過煉鋼工藝將鈦元素富集到鈦渣中。鈦資源的選礦回收率近47%、冶煉回收率53.27%，鈦資源總利用率只有25.04%。礦石中的釩、鈦部分回收利用，鎳、鈷、鎵、鈧元素未能回收利用。

2017年中國共生產鈦精礦約380萬噸，其中攀西地區的產量為260萬噸。進口鈦精礦330萬噸，較2016年增長了29.5%。

圖5中國各省鈦資源分布情況

（鈦精礦生產：攀西地區（攀鋼）、云南地區、海南地區、承德地區、山東地區）

攀西地區的釩鈦磁鐵礦尾礦、低品位鈦礦和高鈦渣的利用還存在一定的技術難度。攀鋼針對高鈦高爐渣、釩鈦磁鐵礦、低品位鈦礦分別建立了三條中試線（高溫碳化-低溫氯化工藝中試線、轉底爐直接還原—熔分深還原中試線、氧化還原-浸出工藝中試線）進行技術攻關，以求提高鈦資源的綜合利用率，保障我國高品質鈦原料的供給。

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海綿鈦

2017年全球海綿鈦產量為178,492噸，其中中國海綿鈦產量居第1位。

圖6 2017年全球海綿鈦產能與產量

圖7 2017年中國海綿鈦主要廠家的產量（噸）

產    能：由于大量投資需求的融入，2008-2012年中國海綿鈦產能持續擴張，致使產能過剩。

產    量：連續3年增長（2015年共62035噸，2016年共67077噸，2017年72922噸）

價    格：在原材料價格上漲和高端需求增長的推動下，2017年國內海綿鈦價格呈大幅度上漲（5萬~7萬/t），使用成本較高。

進 出 口：2016年和2017年中國海綿鈦進口量高于出口量，2017年進口量為3844噸，較2016年增加20.8%。對于高端海綿鈦，中國一直長期依賴于進口。

生產工藝：中國攀鋼鈦業全套引進烏克蘭技術（熔鹽氯化+倒U型爐還原蒸餾）、洛陽雙瑞萬基引進日本技術（沸騰氯化+I型爐還原蒸餾）。我國海綿鈦生產工藝和整套裝備自主開發的少，引進國外技術和設備較多；

能    耗：國外的每噸海綿鈦總能耗在20000~25000kWh，國內海綿鈦能耗高、污染大、成本高；

質    量：國外海綿鈦孔隙率高，0A級超軟鈦（硬度低）比例高，雜質含量少；中國海綿鈦雜質質量控制逐步提高，但超軟鈦比例小，部分產品比較致密。高端海綿鈦仍依賴進口。值得一提的是攀鋼已攻克熔鹽氯化、鎂電解槽和還原蒸餾工藝等難題，已能批量生產氮氧含量及布氏硬度低的高品質海綿鈦。

其    他：目前中國在高純海綿鈦（4N~5N級）產品仍未產業化。

國外******的海綿鈦生產企業有俄羅斯阿維斯瑪鎂鈦聯合企業(VSMPO-AVISMA)、日本大阪鈦科技公司（OTC）、日本東邦鈦（TTC）、美國Timet、美國ATI、哈薩克斯坦ZTMP、烏克蘭ZTMP、美國Honeywell（高純電子鈦）。

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鈦粉

2016年全球鈦粉年產能約4k噸，其中規模較大的鈦粉生產商主要位于加拿大、中國、日本、韓國及美國。鈦粉市場科分為初級粉末產品及中低品質細粉。球形或近球形鈦粉年產能約0.5~1.0k噸。目前僅有一小部分用于增材制造，有些公司在持續探索低成本鈦粉的生產及成型工藝，其重點已轉向增材制造用低成本鈦粉的大批量生產技術。

國外高性能鈦合金粉末冶金技術已發展到較高的水平，在航空航天等諸多領域已開始得到應用。國內在鈦合金粉末冶金技術方面也開展了不少工作，但對可用于關鍵結構件的高性能粉末鈦合金技術的研究還不多。

鈦粉附加值更高，因此優質的鈦粉價格也較高。HDH鈦粉價格為66~176美元/kg，氣體霧化法鈦粉的價格為165~330美元/kg，等離子旋轉電極法鈦粉的價格為407~1210美元/kg。

2016年國內鈦粉企業有寶雞富士特(1200t，51.7%)、寶雞泉興(700t，30.2%）、岐山邁特（300t，13%)、西北有色院（50t，2.1%)、寧波創潤(70t，3.0%)。國外鈦粉企業有Global Titanium、TIMET、ATI、Nashua、Osaka、OTC、Toho、Sumitomo Sitex、GFE、ALD、TLS。

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鈦白粉

2017年全球產能中氯化法鈦白粉占62.7%，硫酸法占37.3%。在五大跨國鈦白生產商中，約85%的產能采用氯化法工藝。杜邦、特諾目前所有鈦白生產廠全部采用氯化法工藝。科斯特、康諾斯及亨斯邁的氯化法工藝占比也分別達到了87%、79%和62%。中國鈦白粉生產工藝主要為硫酸法，部分企業采用氯化法。

全球鈦白產能從2011年638萬噸增長至2017年741萬噸，市場高度寡頭壟斷，海外產能主要集中在杜邦(科慕)(124.2萬噸)、亨斯邁(81萬噸)、科斯特(85.8萬噸)、康諾斯(55.9萬噸)、特諾(46.5萬噸)手中，五大巨頭合計產能394萬噸，占比約52%，作為鈦白粉行業的領導者，這些海外巨頭在較大程度上主導著全球鈦白粉的供給、價格和發展。中國產能355萬噸，占比48%。

表3全球鈦白粉主要生產商的產能與工藝

*2017年特諾收購科斯特，總產能150萬噸/a。

2017年我國鈦白粉產量為286.95萬噸，較2016年增加27萬噸，同比增長10.49%，2017年行業產能利用率達到80.8%。

2017年我國鈦白粉進口量為214968噸，出口量829914噸。我國鈦白粉企業技術水平普遍偏低，只能生產低水平產品，高端產品依然靠進口來滿足。

硫酸法與氯化法比較

相對于硫酸法，氯化法生產的鈦白粉在在白度、遮蓋能力與耐候性上都有一定的優勢，且環境友好度更好。

氯化法鈦白粉產量21萬多噸，約占總產量的5.6%。

氯化法投資大，設備結構復雜，對材料要求高，要耐高溫、耐腐蝕，裝置難以維修，研究開發難度大。

表4國內部分產能超過10萬噸/a的企業

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鈦材

根據30家企業的統計，2017年中國共生產71022t鈦錠，比2016年增長了6.80%，除去新增的三家鈦熔煉企業的產量，實際同比增長了4.28%。

我國的冷床爐熔煉技術起步較晚，冷床爐熔煉設備也不多。國內在CHM的數值模擬、工藝簡化、參數優化、顯微組織改進等方面還處于初始階段。

表5 2016年我國主要鈦錠生產企業的產能

表6 2017年我國主要鈦錠生產企業的產量

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鈦材

在日本，生產鈦加工材（主要指軋材）有五家公司，分別是神戶制鋼所、新日鐵住金、JFE不銹鋼、大同特殊鋼、愛知制鋼公司。日本生產的鈦加工材分為板、帶、焊管、無縫管、棒、線、鍛件、鑄件等，其中鈦帶所占比例***大。

美國是世界上***大的鈦加工材生產國，目前主要有三大鈦材生產企業——TIMET、RTI和ATI公司，其產量合計約占美國鈦加工材總量的90%，另有11家公司生產鈦錠，30家公司生產鈦鍛件、軋制產品和鑄件。

美國鋁業、阿勒格尼技術有限公司（ATI）、寶雞鈦業股份有限公司、美國精密鑄件公司和俄羅斯VSMPO-AVISMA公司占據著50%~60%的鈦材市場份額。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司是航空領域***大的軋材制品供應商。

圖8  2016年日本鈦加工材產品結構

圖9 2016年日本國內鈦加工材不同領域應用比例

2017年中國共生產鈦加工材55404t，同比增長12.0%。我國鈦材生產重點企業有30余家，鈦材綜合產能約5萬噸/年，但生產、應用、研究鈦材的骨干企業不超過10家。

表7中國鈦材主要生產企業

我國鈦加工材進口量為7225 t，較2016年增長21. 6%；鈦加工材出口量為15610 t，較2016年增長13. 9%。

我國普通鈦材產量位居世界首位，中低產鈦材產能嚴重過剩。盡管我國擁有完整鈦產業鏈的******，但在產業鏈后端發展不足，市場產品主要以中低端產品為主，高端鈦材技術相對落后，缺乏質量可靠、市場認可的高端產品。我國鈦加工材以中低端的板材、棒材和管材為主，約占鈦材總產量的50%、20%和13%左右。其中，鈦板材產品以片式軋板為主，冷熱軋帶卷產品少；管材產品以無縫管為主，焊管少。我國鈦加工材以中低端產品為主，產品附加值低。隨著各地方鈦企業的無序擴張，使得鈦材產品出現結構性過剩，產品價格持續下降。

圖10 2015~2017年中國各類鈦材產量

目前，我國急需的鈦合金短板產品有鈦合金型材、深海裝備用鈦合金大規格材料及大型部件、高強高韌鈦合金材料、緊固件用鈦合金高品質棒絲材、飛機液壓系統用鈦合金管材及管路系統制備成形技術、海水管路系統用鈦合金超大口徑無縫管材及管件和核動力用鈦合金異型管材。

國內外鈦材料技術水平差距

高溫鈦合金

我國高溫鈦合金研究和應用主要集中在600℃和650℃高溫鈦合金。研制的600℃高溫鈦合金主要是Ti60和Ti600，650℃高溫鈦合金主要是由中科院金屬所和寶鈦集團研制的Ti65鈦合金。與國外600℃高溫鈦合金相比，國內高溫鈦合金的總體性能穩定性還低于國外。

耐蝕鈦合金

世界上關于耐蝕鈦合金的研究自20世紀50年代就已經開始。我國對耐蝕鈦合金的研究自20世紀70年代開始，已成功地仿制了Ti-15Mo、Ti-32Mo、Ti-15Mo-0.2Pd、Ti-2Ni、Ti-0.2Pd、Ti-0.3Mo-0.8Ni、Ti-0.5Ni-0.05Ru等合金，研究工作還不是很充分、深入，基礎研發能力不足。

高強高韌鈦合金

高強高韌鈦合金與國外相比也同樣存在總體性能穩定性和組織均勻性還低于國外。

船用鈦合金

我國研制的船用鈦合金強度級別（σ0.2）分別為：320MPa，490MPa，590MPa，630MPa，780MPa，800MPa和1l50MPa；其相應的牌號為：工業純鈦，Ti-31，TA5（含TA5-A），Ti-70，Ti-75，Ti-80，TC4，TC4 ELI和Ti-B19合金。材料品種有板材、管材、型材、鍛件、鑄件等。與國外發達******相比，在船用鈦合金應用研究方面還存在較大的空白。

低成本鈦合金

為降低較高的鈦合金成本，美國、日本等國研制了成本相對較低的鈦合金，均得到實際應用。低成本鈦合金及鈦合金的低成本化制備技術近幾年在我國受到高度重視，但總體研究工作中缺乏應用驗證考核以及大力的應用推廣宣傳工作。

國內外鈦材加工技術水平差距

鈦合金精密鑄造技術

近年來，國外鈦合金精鑄技術發展很快，如開發了鈦精密鑄造+熱等靜壓+熱處理技術，可保證鈦合金鑄件質量接近于β退火的鈦合金鍛件;開發了浮熔鑄造技術，采用減壓吸引法進行鑄造，澆注時很少產生紊流，基本無氣泡夾雜，很少產生鑄造缺陷。我國的鈦精鑄技術起步于20世紀60年代，在借鑒國外技術基礎上發展起來的。由于受到整個工業技術發展水平的制約，同國外相比精密鑄造技術還有較大差距。

鈦合金等溫鍛造技術

國外鈦合金等溫鍛造的研究已有30年的歷史，等溫鍛造的大型鈦合金鍛件已經生產了幾十種。等溫鍛造的硬件條件已很成熟，如溫控器、常應變率控制器和微型計算機的反饋系統等。低應變速率等溫鍛造可以顯著改善鈦合金的顯微組織質量。而國內鈦合金等溫鍛造的研究起步較晚，只有個別鈦合金產品采用了等溫鍛造，鍛造工藝控制等方面還有待提高。

鈦合金表面處理技術

國外鈦合金表面處理主要采用微弧氧化、熱擴散、氣相沉積、熱噴涂、離子注入、激光表面合金化等技術在鈦及鈦合金表面制備耐磨和抗高溫氧化防護涂層，并在鈦合金產品上得到普遍應用，而國內的鈦合金表面處理技術的研究起步相對較晚，現在仍處于起步階段，個別航空件產品進行了應用研究。

鈦合金回收利用及快速成型等技術

在超塑性成形、鈦合金返回料回收利用、鈦合金激光熔化堆積快速成型等技術方面國內外的差距很大，這些技術都是限制鈦合金在武器裝備等高精尖領域推廣應用的瓶頸。

國內外鈦材產品差距

大型鈦合金鍛件

大型鈦合金鍛件用于制造大型構件，屬于機身結構中的關鍵件，其結構形式、材料以及鍛件的性能與質量，直接關系到飛機的可靠性、壽命與成本。大型鍛件的結構整體化成為******飛機的重要發展方向。

在鈦合金大型整體模鍛件的生產的裝備和技術水平方面，我國與美、俄等************有較大差距。

鈦合金大規格管材

國外對于鈦合金大規格管材主要采用擠壓及熱軋工藝進行生產，目前國內主要采用擠壓、鍛造等工藝來制備大規格鈦合金管材，采用擠壓可生產的管材尺寸較小；而鍛造法生產管材工藝操作難度大，可生產的管材長度有限，組織均勻性也不理想。

鈦合金高端裝備

國外鈦及鈦合金在艦船、海洋工程上已經得到廣泛的應用。我國的海軍裝備與俄羅斯、美國等發達******相比還比較落后，還處于剛剛起步的階段。為了加強我國的國防實力，大力推廣鈦的高端裝備在海洋工程上的應用******必要和緊迫。

大規格鈦合金厚板

在超塑性成形、鈦合金返回料回收利用、鈦合金激光熔化堆積快速成型等技術方面國內外的差距很大，這些技術都是限制鈦合金在武器裝備等高精尖領域推廣應用的瓶頸。

歐美******憑借技術和設備優勢，突破了大規格鈦合金厚板的制備技術，制定了相應的技術規范，如AMS、MIL、GOCT等系列標準，可批量生產多種Ti-6AL-4V等鈦合金寬厚板材。

國內鈦企業僅能批量生產的TC4鈦合金厚板。

鈦帶材

國外的鈦工業發達******可穩定的批量供應0.5～0.8mm厚度的鈦帶，廣泛應用于飛機、航天器、潛艇、核電站等高新技術領域以及冶金、化工、裝飾等民用領域。

國內雖已建成若干套鈦管焊接生產線，尚不具備（或還未形成）完整的規模性生產體系，每年仍需大量進口鈦帶和鈦焊管，其價格和需求量均受控于人。

鈦合金擠壓型材

美國、俄羅斯從上世紀六十年代開展了鈦合金擠壓型材的研發工作，鈦合金型材在航空、航天工業廣泛應用。美國只能生產500～5000mm²的機加工型材，俄羅斯不但能生產機加工型材，還能生產非機加工型材、變斷面型材和空心型材。我國鈦合金型材的應用還是個空白，至今仍不能批量生產鈦及鈦合金擠壓型材，沒有建立相應的型材生產工程化研究所需條件。

鈦合金大型整體精密鑄件

在超塑性成形、鈦合金返回料回收利用、鈦合金激光熔化堆積快速成型等技術方面國內外的差距很大，這些技術都是限制鈦合金在武器裝備等高精尖領域推廣應用的瓶頸。

鈦合金大型整體精密鑄件是我國航空、航天、艦船領域迫切需求的關鍵材料（產品），受到整個工業技術發展水平的制約，在制模用模料、制型殼、熔模鑄造設備同工業發達******相比我國熔模鑄造技術還有較大差距。現有的熔模精密鑄造技術存在污染嚴重、熔模制作周期長、成本高、成型困難、對溫度敏感、易變形等缺點。

鈦合金線、棒材

美、日、俄等鈦合金技術************，在20年前就已采用熱連軋機組軋制鈦合金線、棒材；國內鈦合金線、棒材熱軋主要采用落后的橫列式軋機，速度慢、產品精度低；鈦絲生產大量采用單模低速轉盤拉絲機，拉絲速度僅2～3米/分鐘，與國外生產效率相差數十倍。我國鈦加工材產量居世界******，但2017年絲材產量占比僅為1.3%。

航空用高品質TA18鈦合金管材

TA18是目前***適合于制作******飛機上耐高壓輕質導管的理想材料。在歐美等******的軍、民用飛機上大量成熟應用。

國內該類型管材處于研究開發的起步階段，尚未形成系統、成熟、穩定的生產技術，試制的產品性能水平和穩定性均與國外******水平存在較大的差距，因此制約了鈦合金管材在航空、航天領域獲得廣泛應用。

大面積高品質鈦鋼復合板

國內大面積高品質鈦鋼復合板制備技術和生產工藝仍存在一定問題，尤其在結合率和復合板性能上仍達不到這些領域的特殊要求，因此大面積鈦鋼復合板仍主要依賴于進口。目前國內大多只能生產25m²以下的鈦鋼復合材料且質量穩定性還需進一步提高，25m²以上的鈦鋼復合材料進口依賴程度高，不僅需要花費大量外匯，而且對我國化工設備制造極為不利，關鍵時刻必將受制于人。

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下游產業

日本鈦加工材的應用與美國存在差異，日本85%的鈦材用于航空之外的領域，如化工、電力、海水淡化、汽車、建筑、醫療、電子、體育休閑、機械加工等。

美國80%的鈦材用于航天。美國的鈦加工材主要用于大型民航客機、軍用飛機、航天火箭、導彈、汽車等，其典型產品為飛機結構件、鈦制動機件、壓氣機葉片和基座、汽車發動機等。

俄羅斯鈦材加工總量的50%以上應用于航空領域。VSMPO-AVISMA公司鈦材產品應用占比為：發動機制造30%，航空制造20%，船舶制造26%。

我國鈦材主要用于低端產業，而2017年航空航天方面的應用只占總量的16.3%，遠遠低于其他******的利用占比。體現出我國高端鈦材加工能力的不足。

圖11 2017年中國各應用領域鈦加工材使用量所占比例

航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、******軌道交通設備、節能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械等幾大重點領域，均與鈦行業密切相關，這必將連續拉動國內鈦消費平穩增長，中國鈦行業在面臨挑戰的同時也迎來了發展機遇。

根據相關部門的統計，2017年中國鈦加工材在航空航天、船舶、電力和海洋工程等高端領域用鈦量出現不同程度的增加。從總量上看，艦船領域的增長幅度***大，增加了1106噸，其次是電力（952噸）、體育休閑（682噸）和航空航天（567噸），這反映出了我國鈦產業的發展方向以及鈦加工材在高端領域的發展趨勢。

對于國內航空航天、核電等多個領域用到的高端鈦材，國內企業無論在資質還是在生產技術與工藝方面均不能達到要求，相應的需求均主要依賴進口，存在巨大的進口替代空間。

圖12 2014~2017年中國各應用領域鈦加工材使用量

來源：材易通

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