高端装备核心材料:钛合金行业深度报告

低端市场产能过剩，高端产能不足

一．钛合金行业概况

1、钛合金含义

钛是重要的结构金属之一，地壳中储量丰富，其含量占地壳质量的0.61%，在所有元素中含量居第十位。钛性能优异，具有较高的比强度、低密度、优异的生物相容性和耐腐蚀性，被誉为“战略金属”、“第三金属”及“海洋金属”，是极具发展前景的结构材料。

钛合金是指以钛为基、加入其他元素组成的合金。具备强度高、耐蚀性好、耐热性高等特征，在航天航空、汽车工业、核工业、化工石化、牙科和医疗修复等领域应用广泛。

2、钛合金特性

钛及钛合金具备以下优良特性:熔点高，比铁、镍都要高，作为耐热材料有很大的潜力;钛的热膨胀系数较小，高温条件下或热加工过程中产生较小的热应力;密度小，密度4.51g/cm3，钛合金的密度约为钢的60%、铜的50%、铝的1.8倍。易加工成形，且具有优异的耐腐蚀性能，屈强比较高，使得钛和钛合金冷变形成形时回弹性大，不易成形和矫直。

3、钛合金分类

根据纯度及添加元素不同，钛及钛合金又具体可分为工业纯钛，a钛合金、β钛合金及a β钛合金。

其中a β是双相合金，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。a β钛合金力学性能变化范围较宽，可适应各种用途，约占航空工业使用的钛合金70%以上。目前国内外应用最广泛的a β钛合金是 Ti-Al-V系的Ti-6Al-4V，即TC4合金。

a 型钛合金:主要含有稳定a相的元素，如铝、碳、氧、氮等，具有良好的抗蠕变性能和低温韧性，但强度较低，适用于150~350℃的温度范围。

β型钛合金:主要含有稳定β相的元素，如钼、铌、钒、铬等，具有高强度和高塑性，可通过调节热处理工艺获得不同的组织和性能，适用于350~550℃的温度范围。

a β型钛合金:同时含有稳定a相和β相的元素，是最常用的一类钛合金，具有较高的强度和韧性，可通过控制a相和β相的比例和分布来调节性能，适用于-250~500℃的温度范围。

近β型钛合金:含有少量稳定a相的元素，主要由β相组成，具有高强度和高延性，可通过时效处理获得高强韧性能，适用于150~600℃的温度范围。

4、钛合金生产工艺

主要包括以下几个步骤：

1）原料准备：选择合适的钛原料和其他合金元素，进行熔炼和铸造，得到钛合金铸锭。

2）热加工：对铸锭进行锻造、轧制或挤压等热加工工序，使其成形为所需的形状和尺寸。

3）冷加工：对热加工后的半成品进行进一步的冷加工，如冷轧、冷拔等，以提高其机械性能和表面质量。

4）热处理：通过固溶处理、时效处理等热处理工艺，调整钛合金的组织结构，改善其性能。

5）表面处理：为了提高钛合金的耐腐蚀性能和外观质量，还可以进行阳极氧化、喷砂等表面处理工艺。

需要注意的是，钛合金在加工过程中容易吸收氢、氧、氮等杂质，因此在生产过程中需要采取特殊的保护措施。

二．钛合金产业链

钛材行业位于钛材产业链中游，起承上启下的作用，具有不可或缺的地位。

钛材行业上游主要为海绵钛等原材料。由于钛材产品中原材料成本占比较大，因此上游原材料的供应量以及价格变动将直接影响钛材行业的产量及产品成本。

钛材行业的下游主要为航空航天、石油化工、海洋能源等行业。下游行业的市场规模直接决定了钛材行业的市场规模，下游行业的市场需求变动也将直接影响本行业产品的研发与销售。

近年来，随着我国国防和军队现代化建设、绿色发展、高端发展、工业4.0 等国家政策的稳步推进，下游市场需求逐步释放，为我国钛材行业带来了进一步增长空间。

1）钛矿

据初步统计，2024 年全球钛矿产量约为865×104t（以 TiO2 含量计），同比减少1.1%；金红石产量约为45×104t（以 TiO2 含量计），同比减少19.4%。

据中国有色金属工业协会钛锆铪钒分会初步统计，2024年中国共生产钛矿 304.4×104（以t TiO2 含量计），同比下降6.3%。进口各类钛矿、金红石/ 人造金红石共计241.3×104t（以 TiO2 含量计），同比增加 24.5%。国产钛矿与进口钛矿合计545.7×104t（以t TiO2 含量计），同比增加5.2%。

据统计，2024 年全球主要钛矿生产商中，Kenmare公司钛矿产量小幅增加；力拓集团、Iluka公司钛矿、钛渣/人造金红石产量有所下降。

2）海绵钛

据初步统计数据，2024年全球海绵钛产量约为38×104t，同比增长11.8%。其中，沙特、中国海绵钛产量分别增长36.4%、17.4%；日本海绵钛产量下降 3.5%，其他国家产量维持不变。

目前我国海绵钛生产仍以化工民用低端海绵钛为主，高品质（0级及0A级）细小粒度（5mm-13mm）海绵钛仍需要进口。虽然我国已有较多的海绵钛生产企业掌握高端海绵钛生产能力，但小颗粒海绵钛的产能依旧不足。因为小颗粒海绵钛的生产工艺需要多次还原蒸馏，生产成本高的同时工艺流程复杂，国内能够稳定供货的企业仅有遵义钛业、宝钛华神、朝阳金达等少数几家，需求缺口主要通过从乌克兰和哈萨克斯坦进口弥补。

3）钛加工材

2024年，全球钛加工材产量或在26×104t左右，同比增长约8%。受波音公司客机安全事故影响，美国钛加工材产量增速明显放缓。

据中国有色金属工业协会钛锆铪钒分会统计，2024 年我国共生产钛加工材17.2×104t，同比增长8.1%。

三．钛合金市场空间

根据《2023年全球钛合金市场报告》，2020年全球钛合金市场规模达到了223亿美元，预计2021年至2026年的复合年增长率为6.5%，到2026年将达到325亿美元。

中国是全球钛合金生产和消费增长最快的市场之一。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会等数据，2023年中国钛合金市场规模估计在200亿至300亿人民币左右（约合28亿至42亿美元，受汇率影响）。这个数字涵盖了海绵钛（原料）、钛锭、钛材（板、棒、丝、管、锻件等）的产值。预计到2025年，中国钛合金市场规模有望达到400亿至500亿人民币。到2030年，市场规模可能突破800亿甚至1000亿人民币。

四．钛合金行业关注逻辑

1、行业门槛高

高端钛合金生产技术门槛高，固定资产投入较大，且需要长周期的研发和认证，产品销售阶段跟客户粘性比较强，存在较强的资质壁垒、技术经验壁垒、先入壁垒和资金壁垒。

受航空航天等军工领域对装备服役安全性寿命的高要求，其所用高端钛合金对工艺技术、过程控制技术、产品质量要求十分苛刻，技术研发周期长，且需要长期的生产数据统计分析持续改进，技术体系复杂，企业军工航空新材料的开发都是通过参与军工配套项目的形式进行，只有预先进行大量的研发投入，才有可能通过项目招标进入项目研制阶段，再先后通过工艺评审、材料评审、地面功能试验、地面静力试验、装机考核、装机评审等一系列程序后方能成为相关材料的合格供应商，一旦通过最终评审，双方就会形成长期稳定的合作关系。

1）资质壁垒：我国高端钛合金产品主要应用于军用航空航天、舰船及兵器等武器装备领域，而我国对武器装备的科研生产有着严格的资质管理规定通常相关企业需在取得军工行业关键资质后才可从事相关军品业务。军工行业关键资质的申请要求高、审核时间长，一般企业取得难度较大。行业外的其他企业要进入行业需要满足相关法规对其产品质量、技术积累、保密制度、公司治理等方面的要求。

2）技术经验壁垒：军品厂商在技术和产品研发上投入了巨大的人力、设备及资金，以提升产品的设计方案和制造工艺，通常需要较长时间的技术积淀和通过多次试验获得的经验积累方可具备必要的研制和生产能力。同时，军工产品多配套于某型号的军用武器装备，不同型号装备需要的设计方案和制造工艺大多存在较大差异。

3）占坑优势：由于军工市场中“先入优势"的特点，装备一旦定型列装后，为了保证军工体系的安全和完整，保持其生产能力的延续和稳定，客户不会轻易更换其主要装备的供应商，并在其后续的产品升级、技术改进和备件采购中对供应商存在一定的依赖。

4）资金壁垒：钛材行业属于资金密集型行业。熔铸设备、快锻设备、精锻设备、精密检测设备等购置费用高昂。相关设备的先进性、稳定性、自动化程度对产品质量的稳定性、产品生产的高效性产生直接影响。下游客户在选择供应商过程中，往往亦将设备质量作为重要的评审标准。

2、政策支持力度加大

钛材属于国家重点发展的高技术产业和战略新兴产业，近年来，行业及政府主管部门相继出台了《关于印发有色金属行业碳达峰实施方案的通知》《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021版）》《“十四五”原材料工业发展规划》等一系列行业支持政策，明确了钛材等关键战略材料的发展重点，推动国内高端钛及钛合金行业快速发展。

3、中高端市场需求旺盛

A.航空航天需求蓬勃发展

钛是飞机机体和航空发动机最主要的结构材料之一。主要用于制造航空发动机的机匣、风机叶轮、机座、压气机匣、叶轮、集气管，飞机机身结构件、机翼结构件、高压油管、尾翼结构件、舱门、座椅导轮、起落架，以及航天火箭发动机叶轮、燃料箱、压力容器、火箭喷嘴套管、输送泵、星箭连接带，人造卫星外壳、天线，载人飞船船舱、起落架、推进系统等。相对其他材料，钛合金在用于航空航天时有能够减轻结构重量、提高结构效率、耐高温、高抗蚀性和寿命长等优势。

根据中国有色金属协会数据，全球钛在航空航天领域占比50%左右，其中美、俄军事强国，航空钛材在整个钛合金应用市场占比超过了 70%。基于行业分析和普遍预测，2024年的需求量预计在16.5万至17.5万吨之间，根据《2024中国钛工业发展报告》，其中航空航天领域摆脱阶段性调整，成为全年用量增长最多的领域，用钛32193吨，同比增长9.6%，总量占比18-19%，但我国航空航天领域钛材销量与全球乃至发达国家仍存在一定差距，随着国内军用飞机的升级换代和新增型号列装，以及商用飞机通过适航认证后的产能释放，未来高端钛合金材料市场空间广阔。

1）军机数量提升和更新换代并行，带动高端钛合金用量增长

国内军机升级换装需求推动钛合金需求增长。根据Flight global发布的《World air forces 2024》，截至2024年末，全球现役军用飞机总计53401架，其中，美国排名居前，拥有军用飞机13209架，全球占比近25%；我国拥有的各类军用飞机约3304架，全球第三，但仅为美国的25%。目前仅从飞机数量的角度考虑，中国军机数量仅为美国的四分之一；此外随着近年来我国军用飞机的升级换代，国防军工对于高端钛合金的需求也会逐步稳定增长。

根据《World Air Force 2024》报告数据，美国现役战斗机已经实现了全三代以上，并开始加速列装F-22、F-35等四代战机。中国军机发展时间短，中国现役军用飞机数量少，军机补短板列装及升级换装的需求巨大。

先进军机对钛合金用量不断提升。钛合金对于减轻结构重量、提高结构效率、改善结构可靠性、提高机体寿命、满足高温及腐蚀环境等方面具有其他金属不可替代的作用，其应用水平成为衡量飞机结构选材先进程度的重要指标，是影响军用飞机性能的重要方面。自20世纪60年代末以来，军用飞机的用钛量逐年增长，当前欧美设计的各种先进战斗机和轰炸机中钛合金用量已经稳定在20%以上，例如世界上具有代表性的第四代战斗机美国F-22战斗机用钛量高达41%。伴随新型战斗机用钛量不断提升，为高端钛合金材料带来巨大市场空间。

2）民用航空前景广阔，飞机国产化带动国内高端钛合金需求增长

未来，民用航空前景广阔，中国有望成为全球最大的单一航空市场。根据中国商用飞机有限责任公司发布的《中国商飞公司市场预测年报（2022-2041）》，2041年全球客机机队规模将达到47531架，将有超过42428架新机交付，价值约6.4万亿美元，用于替代和支持机队的发展，其中中国航空市场将成为全球最大的单一航空市场，预计未来20年中国将接收其中9284架新机，市场价值约1.5万亿美元，中国有望成为全球最大的单一航空市场。根据中国产业信息网发布的研究数据，在民用航空飞机设备价值构成中，发动机占整架飞机价值的比例约为27%，则按照此数据测算，预计未来20年我国商用飞机带动的航空发动机市场规模合计约4050亿美元，年均202.5亿美元。

民用飞机用钛量不断提升，带动对高端钛合金的需求不断增长。减轻飞机重量、增加运载能力、降低油耗是航空公司选择飞机的重要依据，提高钛材用量对于未来民用客机的开发具有重要意义。从两大国际飞机制造商的数据来看，波音和空客主要机型的用钛量逐步提高。从历史上的民用飞机发展来看，钛用量占比在过去半个多世纪里逐步提高，随着民用航空工业的发展，钛材将拥有越来越大的市场空间。国内民用飞机关键材料国产化，国内高端钛合金材料企业有望受益。作为完全按照最新国际适航标准研制的单通道涡扇喷气客机，国产大飞机C919已于2023年5月28日开启商业运营。截至2024年6月，中国商飞C919客机的累计订单总数已突破1300架。根据商飞网预测，C919 单机钛含量3.92吨，假设损耗率为80%，粗略按照1000架订单量算， C919将带来近2万吨的钛合金需求（不含发动机）。

B.舰船及深海装备焕发新机，海洋工程成为钛合金重要新兴市场

钛合金是海洋工业尤其是舰船及水下装备的理想材料，其具有重量轻、比强度高、耐腐蚀性好、无磁、抗冲击等特性，可有效改进舰船及水下装备的防水耐压防腐性，提高可靠性和有效性，降低维护成本，延长使用寿命，实现减重和增载及提高隐蔽性。目前钛合金主要应用于水面舰船及水下潜艇、深潜器等装备的船体结构件、耐压壳体、管道、阀及其他部件等。

1）目前全球舰船及水下装备用钛合金较为广泛，中国单位舰船用钛量提升空间大。

钛合金具备高比强度和抗海水腐蚀性的特性，用在舰船领域可以减轻结构重量，降低腐蚀防护成本。目前美国、俄罗斯等国均有广泛应用，其中俄罗斯舰船及水下装备钛合金用量占比平均达18%，并早在20世纪60至80年代便成功建成3级12艘全钛合金攻击型核潜艇，美国在圣安东尼奥级两栖船坞运输舰关键部位上层建筑区大量使用了钛合金，使其质量减轻约50%，有效的提高了该舰的稳定性，而目前我国舰船用钛量占总重量比例不足1%，未来单位舰船用钛量提升空间大。

2）深海装备大型化、大深度发展需要，推动钛合金超宽幅超厚、大尺寸发展。

深海装备包括深海作战军事装备、载人/无人潜水器、深海空间站与运载平台、水下滑翔机、救生钟等，其中深海工程耐压结构材料和结构功能一体化材料是决定装备技术水平的核心因素之一，钛合金具备更高比强度及耐腐蚀性能，在建造深海装备的耐压壳体等方面具备独特优势。以技术难度最大的深度载人潜水器为例，当前多国在钛合金深潜器的研究和建造工作上取得成果。国内建造的“奋斗者”号全海深载人潜水器已于2020年11月10日成功挑战全球海洋最深处-马里亚纳海沟，深度达10909m。伴随深海工程装备产业发展，对宽幅超厚钛合金板材、超大尺寸环形件的需求也将日益突出。

3）我国海油勘探开发迈入超深水行列，钛合金未来需求前景广阔。钛合金在海油开发领域主要用于隔水管、锥形应力接头、连续管、增压管道、钻具提升装置、海水管路系统、冷却系统、灭火系统等。其中钛合金制成的石油钻探管重量为不锈钢的一半，灵活性是不锈钢的二倍，使用寿命为钢的10倍，成为用于钻探难度较大的近圆形、深度深的油井的极佳材料，在海石油钻探和海滨生产作业中的应用明显增加。根据相关数据，仅一座海上石油钻井平台用钛量达1500-200吨。目前中国海上石油平台数量2-3千个，且海洋油气正成为我国能源增产关键增量，当前，中国深水油气钻探已迈入超深水行列，未来有望推动钛合金材料在深水装备的应用。

4）电站凝汽器是较大的海水综合利用设备，目前已经大量采用钛制凝汽器。

70 年代以前，电站凝汽器主要用不锈钢和铜来制造，但是这两种材料耐海水的腐蚀性能较差，常常导致凝汽器泄漏，迫使电站停机，钛在海水中具有良好的耐蚀性，耐海水的高速冲刷腐蚀性尤为突出。60年代国外开始用钛制造电站凝汽器，解决了凝汽器腐蚀泄漏问题，70年代后实现了工业化应用。中国于1978年开始研究电站凝汽器用钛1983年实现全钛凝汽器的工业化应用。目前沿海电厂已大量采用钛制凝汽器，每台凝汽器用钛量约130多吨。此外钛在淡水装置上的应用也逐渐广泛。据了解1983年建设的沙特阿拉伯海水淡化二期工程共有10座日产3万吨淡水的淡化厂，蒸发器用钛管和钛板为3200多吨。截至2023年，全国现有海水淡化工程156个，工程规模2522956吨/日。

C.3D 打印，带来消费电子领域用钛新增量

消费电子产品轻薄化、耐久性与设计自由度要求不断提高，钛合金在高强度、轻量化、耐腐蚀等方面具备显著优势，成为较为理想材质，符合消费电子材料发展方向。

1）3D 打印工艺和材料结构创新，推动钛合金材料新应用。

目前市场上常见的金属3D 打印材料主要集中在钛合金、铝合金及不锈钢领域，其中钛合金的发展最快、份额最高（占比20%）。钛合金3D打印依据零件三维模型快速制造，不需要专用型模具，应用粉状钛合金材料，用逐层打印的方法来建构零件，从技术路径上规避了对钛合金进行切削的弊端，且3D打印零件拥有更好的一致性，可自由设计三维模型，有效加工出结构复杂的零件，更好解决钛合金材料成型问题，兼具环保、节材等优点，未来有望为钛材打开巨大市场。

2）大厂导入高端旗舰机，引领3C领域钛合金应用。

从终端导入情况来看，钛合金材料已在部分高端旗舰机获得推广。2023年7月，荣耀发布折叠屏手机MagicV2，铰链的轴盖部分首次采用钛合金3D打印工艺，成为3D打印钛合金在手机上的首次规模化应用；9月，苹果发布iPhone15Pro 采用钛合金外壳，是迄今最轻的Pro机型；10月，小米发布小米14系列手机，推出钛合金特别版，采用99%钛金属中框。

钛合金的高强度与低密度使得手机的厚度和重量得以降低，同时提升了整体的结构强度。因此，未来在平板电脑、笔记本电脑、手机其他零部件等都将用到钛合金作为结构件进行生产组装。

五．钛合金竞争格局

我国现有钛材加工生产企业160余家，自主研发能力好、产品技术含量高、品牌特色较优的企业数量较少，大部分企业集中在民用中低端领域，同质化竞争严重，低端市场产能过剩，高端钛产品需求难以自足，部分依靠进口。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会数据，2021 年国内钛材整体CR3和CR5分别为47%和58%，而在航空航天领域则分别高达69%和82%。国内军用高端钛材生产商主要为宝钛股份、西部超导和西部材料，宝钛股份可生产全系列钛材，以板材和棒材为主，西部材料以板带材和管材为主，西部超导以棒材和锻件为主。

中国钛合金企业数量近千家，但行业集中度较高，具备规模化效应的大型企业不到20家，2022年宝钛股份、西部超导、西部材料、金天钛业等公司，CR4达33.32%，其中宝钛股份产量占比达21.55%，市场份额位居第一。

六．钛合金相关上市企业

1.宝钛股份

宝鸡股份主要从事钛及钛合金的生产、加工和销售，是中国最大的钛及钛合金生产、科研基地。公司拥有国际先进、完善的钛材生产体系，主要产品为各种规格的钛及钛合金板、带、箔、管、棒、线、锻件、铸件等加工材和各种金属复合材产品。

公司钛加工材设计产能27790吨/年，2024年实际产能38145吨，在建产能149吨。

2.西部超导

西部超导材料科技股份有限公司主要从事高端钛合金材料、超导产品和高性能高温合金材料及应用的研发、生产和销售。西部超导主要产品有三类，第一类是超导产品，包括NbTi锭棒、NbTi超导线材、Nb3Sn超导线材、MgB2线材和超导磁体等；第二类是高端钛合金材料，包括棒材、丝材等；第三类是高性能高温合金材料，包括变形高温合金和高温合金母合金等。

2024年主营产品包括高端钛合金材料、超导产品、高性能高温合金材料，营收分别占整体的59.66%、28.26%、7.09%。

3.西部材料

西部材料深耕高性能金属材料领域，聚焦钛及钛合金、锆及锆合金、层状金属复合材料、贵金属与难熔金属的研发制造与产业化应用，依托精密熔锻、塑性成形、爆炸复合等先进工艺技术，实现高端金属材

料的工程化应用，产品涵盖特种结构材料、功能材料及结构功能一体化材料，服务于航空航天、兵器、舰船、海洋、核能、化工装备及半导体制造等战略性新兴产业。

4.金天钛业

金天钛业是一家主要从事高端钛及钛合金材料的研发、生产和销售的高新技术企业。公司主营产品为钛及钛合金棒材、锻坯及零部件，主要应用于航空、航天、舰船及兵器等高端装备领域。公司以差异化竞争和技术服务开拓市场，通过多年的积累和发展，已成为我国高端钛合金棒材、锻坯主要研发生产基地之一。其中TC18钛合金材料性能指标达到国内先进水平，已成为航空领域部分型号装备的钛合金主供材料；TB17超高强韧钛合金材料在强韧度指标上实现了国内首次突破；TC32低成本中强高韧钛合金性能指标优于现役中强结构钛合金。

公司实现年产高端钛及钛合金材料5000吨的产能。公司IPO募投项目“高端装备用先进钛合金产业化项目（一期）”正在有序推进，项目投产后，公司将新增年产钛合金棒材2800吨、钛合金锻坯200吨的产能。