鈦合金在航空領域的應用

鈦及鈦合金是極其重要的輕質結構材料，以其優異的物理機械性能，如耐熱性高、比強度高、抗蝕性好等，廣泛地應用在在航空航天。鈦合金被應用在航空領域的驅動力包括：相同拉伸和疲勞強度下，降低航空設備重量，可替代鋼等；使用溫度可在相對較高溫度，可替代鋁合金等；化學性能穩定，良好的耐蝕性能，可替代鋁合金部件等；與聚合物基復合材料有良好的匹配性。

以飛機為例，作為飛機機體結構和飛機發動機的主要結構材料之一，鈦合金的應用水平是衡量飛機選材先進程度的重要標志之一，是影響飛機性能的一個重要方面。

在軍機中，鈦合金用量占機體結構重量比為20%-25%，美國第四代戰斗機F-22上已高達41%，其應用呈大幅度上升趨勢。航空發動機的用鈦量也在逐步增加，國外先進航空發動機的鈦用量已達30%左右，例如V2500發動機的鈦用量就高達31%，第四代發動機F119的鈦合金用量為40%

另外，根據基體組織不同，鈦合金可以分為α合金、β合金以及（α+β）合金。α合金是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下，均是α相，組織穩定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強。在500℃-600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。α合金在軍機的應用部位主要包括前機匣殼體、航空發動機等。

β合金的室溫強度可達1372-1666MPa；但熱穩定性較差，不宜在高溫下使用。（α+β）合金是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。高溫強度高，可在400℃-500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次于α鈦合金。

在民用飛機方面，鈦合金用量也在逐步增長，A380用鈦占總重量的10%，單機用鈦材約60噸。空中客車的鈦用量已從第三代A320的4.5%增至第四代A340的6%，而即將問世的A350客機的鈦用量進一步提高至15%。

航空用鈦材料需求量提升

航天航空裝備在現代戰爭中對制空權的爭奪至關重要，根據形勢需要，中國近5年陸續制造了國產戰斗機、殲擊機、武裝直升機、大型運輸機、預警機等新型武器裝備。新形勢下，我國未來軍機增量前景仍十分廣闊。

一方面，我國軍機結構不均衡，直升機和運輸機占比偏低，不利于我國實施海外遠距離作戰和物資人員的快速投放，同時舊款軍機占比偏高，仍有大量的殲-7、殲-8系列戰機，以殲10為首的三代機占比約為三分之一，而美國三代機及以上占比高達75%。另一方面，數量上也存在差距，我國三代機及以上約500架，美國約2100架左右。

綜合參考美國三代機數量，未來10年，我國新增三代及四代戰機的需求預計在1000-1500架左右，屆時三代機占比約66%。

殲20空機重量15噸，按照35%的鈦合金使用率計算，生產300架，需求將達到1575噸，殲11空機重量16噸，按照15%的鈦合金使用率計算，按1200架計算，需求將達到2880噸。年均需求約445.5噸。考慮其他軍機需求，預計未來10年年均需求為550噸。

客機領域，由于追求燃油經濟性要求機體盡可能輕量化，增加質量輕、強度大的鈦合金

用量成為民航客機發展的重要趨勢。據預測，未來20年僅國內航空運輸市場就需要干線客機5952架，平均一架客機的鈦合金需求預計在20-30噸。所以，預計未來20年對鈦合金的需求有望超過12萬噸，年均需求接近6000噸。

綜合民航和軍機兩大市場，航空領域對高端鈦合金的年均使用量將達到6550噸左右。我國航空用鈦量僅占鈦合金市場10.9%，而全球航空用鈦量占鈦合金市場的43%，未來航空用鈦材料是我國鈦合金產業的主要增長點。

更多數據請參考前瞻產業研究院發布的《2018-2023年中國鈦產業發展前景預測與投資策略規劃報告》。

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