在航空发动机材料体系中,钛合金与高温合金同属航发系统用材,两者都受到复合材料的替代挤压,但钛合金受到的影响更为明显。从发动机材料占比的长期演变看,复合材料的用量逐步上升,钛合金份额被侵蚀的幅度大于高温合金;不过即便如此,钛合金在发动机中的整体使用量仍维持在30%左右。理解这一格局,需要同时看上游材料供应与下游发动机应用两端的博弈。

为什么复合材料会同时挤压两种合金

复合材料对航发材料的替代,并非只针对某一种金属。从发动机材料结构的演变数据看,树脂基复合材料、金属基复合材料、金属间化合物和陶瓷等类别的占比在逐步提升,而传统金属材料的空间相应被压缩。钛合金与高温合金虽同属航发系统材料,且两者之间本身还存在一定的替代属性,但在面对复合材料这一共同变量时,钛合金的占比下滑更为突出。

钛合金:受侵蚀更明显,但基本盘仍在

钛合金在发动机中的整体使用量仍约30%,这一水平由行业测算中的含钛量假设可以印证——军用航发领域的市场空间测算,正是按发动机含钛量30%的行业中值进行换算。这说明尽管复合材料带来挤压,钛合金在航发材料体系中的基本盘并未被取代。

把范围从发动机放大到整机,钛合金的逻辑更为清晰:无论是民用还是军用飞机,用钛量长期呈上升态势。因此从单机用量占比看,钛合金仍是一个增量市场,叠加装备需求提升,总量市场也较为广阔。

产业链视角:上游供应与下游应用的博弈

钛工业主要有钛材和钛白粉两条分支,航发相关的是钛材这条线,其链条自上而下分为海绵钛、钛锭、钛材三段。

环节主流工艺工艺演进方向
海绵钛镁还原法电化学还原法等更节能路线
钛锭VAR(真空自耗电弧熔炼)冷床炉熔炼(CHM)
钛材自由锻、模锻、辗环三种工艺各有适配的下游产品

海绵钛按含钛量分为多个等级,航空领域通常使用高等级海绵钛,化工领域多用工业级。钛锭环节的VAR即使三次熔炼也无法完全消除高熔点金属,冷床炉熔炼因此成为推广方向。钛材环节则进入锻造加工,国内从事钛合金锻造的企业中,中航重机旗下拥有陕西宏远、贵州安大等子公司,从规模看是国内较大的钛合金锻造企业。

常见问题

钛合金和高温合金是同一种材料吗?

不是。两者同属航发系统使用的合金材料,但属于不同类别,且彼此之间存在一定的替代属性,因此在分析时通常放在一起对照理解。

复合材料替代是否意味着钛合金用量会持续下降?

从发动机材料占比的演变看,钛合金份额确实受到复合材料侵蚀,且受影响程度大于高温合金。但钛合金在发动机中的整体使用量仍维持在30%左右,基本盘并未消失;整机层面,民用与军用飞机的用钛量长期呈上升态势。

钛合金产业链的关键环节有哪些?

主要分三段:上游海绵钛以镁还原法为主流工艺,中游钛锭以VAR熔炼为主、冷床炉熔炼为演进方向,下游钛材加工以自由锻、模锻、辗环三种锻造工艺为主。