設(shè)為首頁(yè) | 加入收藏 | 今天是2024年12月22日 星期日

聚合智慧 | 升華財(cái)富
產(chǎn)業(yè)智庫(kù)服務(wù)平臺(tái)

七禾網(wǎng)首頁(yè) >> 期貨百科

鈦材料行業(yè)專題研究:“全能金屬”的起源、用途和現(xiàn)狀

最新高手視頻! 七禾網(wǎng) 時(shí)間:2022-09-21 09:24:18 來(lái)源:蒙格斯報(bào)告

鈦,元素符號(hào)為 Ti,在元素周期表中排第22位。在人們的印象中,鈦常用于航空航天等高端領(lǐng)域,是一種 “高級(jí)”的金屬,但其實(shí)它早已深入到人們生活的方方面面:你可能每天都在用含有二氧化鈦增白劑的牙膏刷牙,住在用添加了鈦白粉的涂料粉刷的臥室,用著鈦合金做的眼鏡框……


由于其良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿、高強(qiáng)度、低密度等特性,鈦及鈦合金是被公認(rèn)的替代鋼、不銹鋼、銅及其合金、鉛、鎳、鋅、石墨、巖石等材料的理想金屬,其應(yīng)用范圍已經(jīng)越來(lái)越寬廣。因此,鈦在金屬材料王國(guó)中被稱為“全能金屬”,是繼鐵、鋁之后極具發(fā)展前景的“第三金屬”、“戰(zhàn)略金屬”及“空間金屬”。 


但因?yàn)殁伜茈y分離,在自然界中找不到它的金屬單質(zhì),其發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用也經(jīng)歷了很長(zhǎng)的歷程。雖然早在1791年,英國(guó)牧師W.Gregor在黑磁鐵礦中發(fā)現(xiàn)了鈦這一新的金屬元素,但直到1795年,德國(guó)化學(xué)家M.H.Klaproth在研究金紅石時(shí)發(fā)現(xiàn)了該元素,才得以正式確定其存在,并以希臘神Titans命名。


在經(jīng)過(guò)了一個(gè)多世紀(jì)的艱難探索之后,1910年,美國(guó)科學(xué)家M.A.Hunter首次用鈉還原TiCl4制取了純鈦。1940年盧森堡科學(xué)家W.J.Kroll用鎂還原TiCl4制得了純鈦。從此,鎂還原法(又稱為克勞爾法)和鈉還原法(又稱為亨特法)成為生產(chǎn)海綿鈦的工業(yè)方法。美國(guó)在1948年用鎂還原法制出2噸海綿鈦,從此開(kāi)始了鈦的工業(yè)化生產(chǎn)。


鈦的金屬特征


鈦金屬材料比強(qiáng)度高(強(qiáng)度與密度之比)。鈦合金材料雖然強(qiáng)度略低于傳統(tǒng)材料合金鋼,但其具有密度低的優(yōu)勢(shì),使其比強(qiáng)度高。在追求材料輕質(zhì)高強(qiáng)的航空航天領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。


鈦金屬材料具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。腐蝕是工業(yè)設(shè)備失效的主要原因。鈦元素雖然較為活潑,但是鈦合金材料在工作環(huán)境下可以在表面形成一層致密的氧化膜,該氧化膜阻斷了金屬與腐蝕介質(zhì)的接觸,使金屬不易被腐蝕,即使由于機(jī)械磨損也會(huì)很快自愈或重新再生。介質(zhì)溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。


鈦金屬材料無(wú)磁無(wú)毒,且具有非常好的生物相容性。鈦元素本身是人體的組成元素,且與人體組織及血液有相溶性好,對(duì)人體基本無(wú)傷害,被醫(yī)療領(lǐng)域廣為應(yīng)用。


使用溫度范圍廣。新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長(zhǎng)期使用,鈦合金TA7和TC4為代表的低溫鈦合金,其強(qiáng)度隨溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。在-196至-253℃低溫下保持較好的延性及韌性,避免了金屬冷脆性,是低溫容器,貯箱等設(shè)備的理想材料。


鈦金屬材料性能仍有提升空間。鈦合金是材料研究的熱門領(lǐng)域,并且性能提高迅速,現(xiàn)在應(yīng)用量最大的TC4鈦合金抗拉強(qiáng)度約為900MPa,而由西北有色金屬研究院研究的新型鈦合金TC21抗拉強(qiáng)度已達(dá)1200MPa左右。 


產(chǎn)品及用途


目前,鈦產(chǎn)品主要分為鈦白粉、海綿鈦和鈦加工材三大類,其它產(chǎn)品還包括鈦錠、鈦粉和鈦設(shè)備等,可以廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)生產(chǎn)和民用生產(chǎn)。其中,鈦白粉主要成分為二氧化鈦,是一種白色顏料,主要應(yīng)用于涂料、塑料、油墨和造紙等;海綿鈦為鈦加工材及其他產(chǎn)品的原料,一般為淺灰色顆粒;鈦加工材指海綿鈦經(jīng)熔煉形成的鈦鑄錠,再通過(guò)鍛造、軋制和擠壓等塑性方式加工而成的材料,主要分為鈦板材、鈦棒材、鈦管材、鈦鑄件等。



儲(chǔ)量情況


鈦在地球上的儲(chǔ)量十分豐富,地殼豐度0.61%,其含量比常見(jiàn)的銅、鎳、錫、鉛、鋅都要高,已知的礦物約有140多種,但現(xiàn)具有開(kāi)采價(jià)值的僅十余種。已開(kāi)采的鈦礦物礦床可分為巖礦床和砂礦床兩大類。


鈦礦端,根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,全球鈦礦儲(chǔ)量呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低趨勢(shì)。2012年全球鈦礦儲(chǔ)量達(dá)6.5億噸,此后被發(fā)現(xiàn)的鈦儲(chǔ)量不斷增長(zhǎng),直至2018年達(dá)到頂峰8.8億噸,隨著2019年鈦產(chǎn)量大幅增長(zhǎng),全球鈦儲(chǔ)量首次出現(xiàn)下降,2020年降至7億噸。


全球有三十多個(gè)國(guó)家擁有鈦資源。但是鈦主要分布在澳大利亞、南非、加拿大、中國(guó)和印度等國(guó)。各區(qū)鈦礦資源類型不同,加拿大、中國(guó)和印度主要是巖礦;澳大利亞、美國(guó)主要是砂礦;南非的巖礦和砂礦都十分豐富。其中,中國(guó)擁有的鈦鐵礦儲(chǔ)量最高,達(dá)到2.3億噸,約占全球總儲(chǔ)量的32.86%;其次為澳大利亞地區(qū),儲(chǔ)量達(dá)1.5億噸,占全球總儲(chǔ)量的21.43%。


圖表1:2020年全球鈦鐵礦儲(chǔ)量分布情況



?資料來(lái)源:美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 蒙格斯整理


就產(chǎn)量而言,2019開(kāi)始,全球鈦鐵礦產(chǎn)量出現(xiàn)了明顯的增長(zhǎng),主要是中國(guó)地區(qū)產(chǎn)量的大幅增長(zhǎng)導(dǎo)致的,原因?yàn)槿蛑圃鞓I(yè)向中國(guó)靠攏,中國(guó)鈦應(yīng)用市場(chǎng)迅速發(fā)展。同時(shí),中美貿(mào)易摩擦的結(jié)束也推動(dòng)了鈦鐵礦產(chǎn)量的增長(zhǎng)。


圖表2:2014-2022年全球鈦鐵礦儲(chǔ)量和產(chǎn)量情況(單位:萬(wàn)公噸)



資料來(lái)源:美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 蒙格斯整理


我國(guó)鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展


我國(guó)于1955年在原北京有色金屬綜合研究院開(kāi)始鈦生產(chǎn)工藝的研究工作,1958年以10Kg/爐的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模制取了第一批海綿鈦。1959年在撫順?shù)X廠擴(kuò)大至100Kg/爐的小規(guī)模生產(chǎn),為我國(guó)的海綿鈦生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。


到現(xiàn)在,我國(guó)三大主要鈦產(chǎn)品中鈦白粉產(chǎn)量最高,2021年其產(chǎn)量為379萬(wàn)噸,而下游應(yīng)用最為精密的鈦加工材料每年產(chǎn)量極為有限。并且,當(dāng)前我國(guó)鈦工業(yè)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩,航空用高端鈦材供不應(yīng)求,民用高端鈦材產(chǎn)能嚴(yán)重不足,中低端市場(chǎng)產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩。


圖表3:2015-2021年中國(guó)主要鈦產(chǎn)品產(chǎn)量情況(單位:萬(wàn)噸)



2017年以來(lái),在高端化工、航空航天、船舶和電力等行業(yè)需求帶動(dòng)下,我國(guó)鈦加工材需求創(chuàng)歷史新高,2021年,國(guó)內(nèi)銷售量為11.47萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)35.8%。其中高端化工(PTA)、航空航天、船舶和海洋工程等中高端領(lǐng)域的鈦材需求總量增加20542噸,同比增長(zhǎng)28.5%。


圖表4:2008-2021年中國(guó)鈦材銷量(單位:萬(wàn)噸,%)



資料來(lái)源:中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì) 蒙格斯整理


隨著我國(guó)鈦加工工藝的提升,下游應(yīng)用場(chǎng)景逐漸增多,海綿鈦及鈦加工材產(chǎn)量提升明顯,且訂單趨于穩(wěn)定,預(yù)計(jì)未來(lái)鈦加工材及海綿鈦產(chǎn)量將持續(xù)攀升。鈦行業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局有望迎來(lái)新一輪洗牌。


在鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展鏈條上,主要包括鈦礦-高鈦渣-海綿鈦-鈦加工材-高端鈦制品5個(gè)環(huán)節(jié)。由于受限于制作工藝,我國(guó)鈦加工材行業(yè)集中度相對(duì)較高,2021年,產(chǎn)量排名前三的企業(yè)產(chǎn)量之和占全國(guó)總產(chǎn)量的47.0%,產(chǎn)量排名前十的企業(yè)產(chǎn)量之和占全國(guó)總產(chǎn)量的78.7%。產(chǎn)量排名前三的大型鈦材企業(yè)對(duì)2021年鈦材產(chǎn)量增長(zhǎng)貢獻(xiàn)度達(dá)到44.7%,鈦材行業(yè)集中度進(jìn)一步提高。


圖表5:2020-2021年中國(guó)鈦加工材市場(chǎng)集中度(單位:%)



資料來(lái)源:中國(guó)有色金屬協(xié)會(huì) 蒙格斯整理


其中,行業(yè)龍頭新疆湘晟新材料科技有限公司為五江集團(tuán)子公司,公司投資76億元建設(shè)一期年產(chǎn)2萬(wàn)噸鈦及鈦合金新材料項(xiàng)目,于2013年落戶哈密,2021年實(shí)現(xiàn)海綿鈦產(chǎn)量26000噸,位居全球第二,中國(guó)第一,鈦材產(chǎn)量20000噸,位居全球第三、中國(guó)第二。值得一提的是,五江集團(tuán)為中國(guó)企業(yè)在國(guó)際鈦行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中做出了優(yōu)異的榜樣。


在技術(shù)方面,五江集團(tuán)在引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)裝備的同時(shí),投入大量資金進(jìn)行技術(shù)改造、裝備研制和釩鈦原料及生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品研發(fā),例如自主改進(jìn)創(chuàng)新13噸還原蒸餾爐、自主開(kāi)發(fā)并掌握了高性能鈦合金成分設(shè)計(jì)與成分精確控制技術(shù)等核心技術(shù)。目前共申請(qǐng)專利101項(xiàng),發(fā)明專利21項(xiàng),實(shí)用新型專利69項(xiàng),外觀設(shè)計(jì)專利11項(xiàng),其中63項(xiàng)專利已授權(quán)。未來(lái),五江鈦及鈦合金新材料二期項(xiàng)目年產(chǎn)3萬(wàn)噸高性能鈦及鈦合金項(xiàng)目建成達(dá)產(chǎn)后,五江集團(tuán)旗下將形成年產(chǎn)5萬(wàn)噸高性能鈦及鈦合金生產(chǎn)能力,超越俄羅斯年產(chǎn)4.5萬(wàn)噸的VSMPO-Avisma公司,成為世界級(jí)的高性能鈦合金頭部企業(yè)。

責(zé)任編輯:李燁

【免責(zé)聲明】本文僅代表作者本人觀點(diǎn),與本網(wǎng)站無(wú)關(guān)。本網(wǎng)站對(duì)文中陳述、觀點(diǎn)判斷保持中立,不對(duì)所包含內(nèi)容的準(zhǔn)確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請(qǐng)讀者僅作參考,并請(qǐng)自行承擔(dān)全部責(zé)任。

本網(wǎng)站凡是注明“來(lái)源:七禾網(wǎng)”的文章均為七禾網(wǎng) m.levitate-skate.com版權(quán)所有,相關(guān)網(wǎng)站或媒體若要轉(zhuǎn)載須經(jīng)七禾網(wǎng)同意0571-88212938,并注明出處。若本網(wǎng)站相關(guān)內(nèi)容涉及到其他媒體或公司的版權(quán),請(qǐng)聯(lián)系0571-88212938,我們將及時(shí)調(diào)整或刪除。

聯(lián)系我們

七禾研究中心負(fù)責(zé)人:劉健偉/翁建平
電話:0571-88212938
Email:57124514@qq.com

七禾科技中心負(fù)責(zé)人:李賀/相升澳
電話:15068166275
Email:1573338006@qq.com

七禾產(chǎn)業(yè)中心負(fù)責(zé)人:果圓/王婷
電話:18258198313

七禾研究員:唐正璐/李燁
電話:0571-88212938
Email:7hcn@163.com

七禾財(cái)富管理中心
電話:13732204374(微信同號(hào))
電話:18657157586(微信同號(hào))

七禾網(wǎng)

沈良宏觀

七禾調(diào)研

價(jià)值投資君

七禾網(wǎng)APP安卓&鴻蒙

七禾網(wǎng)APP蘋果

七禾網(wǎng)投顧平臺(tái)

傅海棠自媒體

沈良自媒體

? 七禾網(wǎng) 浙ICP備09012462號(hào)-1 浙公網(wǎng)安備 33010802010119號(hào) 增值電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可證[浙B2-20110481] 廣播電視節(jié)目制作經(jīng)營(yíng)許可證[浙字第05637號(hào)]

認(rèn)證聯(lián)盟

技術(shù)支持 本網(wǎng)法律顧問(wèn) 曲峰律師 余楓梧律師 廣告合作 關(guān)于我們 鄭重聲明 業(yè)務(wù)公告

中期協(xié)“期媒投教聯(lián)盟”成員 、 中期協(xié)“金融科技委員會(huì)”委員單位