"14. Beş Yıllık Plan"da, Çin'in askeri teçhizatının inşaatı hızlandırması, yeni tip askeri uçakların hızlı kurulumu ve füzelerin "büyüklük sırasına göre" artan inşası, yukarı yönlü malzemelere yönelik güçlü bir talep oluşturdu.
Bağımsız kontrol edilebilir artışın ve yeni ekipman modellerinde üst düzey yüksek performanslı malzemelerin uygulama oranındaki artışın üst üste getirilmesi, şu anda askeri sanayi zincirindeki yukarı akış malzemeleri nispeten güçlü bir "kıtlık arzı" gösteriyor ve ayrıca daha yüksek gösteriyor Aşağı yöndeki performansla karşılaştırıldığında performans esnekliği artırır.
01|Endüstri geçmişi
Bir nesil malzeme, bir nesil ekipman
Askeri malzemeler silah ve teçhizatın geliştirilmesinin maddi temelini oluşturur. Askeri malzemeler "hafif, yüksek performanslı, çok işlevli, kompozit, düşük maliyetli ve akıllı" yönünde gelişiyor. Titanyum alaşımı, süper alaşım, karbon fiber "on dört beş" dönemi pazar talebinin istikrarlı ve hızlı bir büyümeyi sürdürmesi bekleniyor, pazar alanı yavaş yavaş açıldı.
"On Dördüncü Beş Yıllık Plan" döneminde üst düzey titanyum alaşımı, karbon fiber ve süper alaşımlı üç malzemeye yönelik pazar talebinin bileşik büyüme oranının, üç fiyatın da aynı olduğu varsayılarak %20, %25 ve %16 olması beklenmektedir. Sırasıyla 350,000 yuan/ton, 150,000 yuan/ton ve 300,000 yuan/ton. 2025 yılına kadar üç malzemenin pazar büyüklüğü sırasıyla 10 milyar yuan, 20 milyar yuan ve 30 milyar yuan'ı aşacak.
Askeri malzemelerin endüstriyel zinciri iyileştirildi
02|titanyum alaşımı
Malzeme özellikleri: mükemmel performans, askeri alanda yaygın olarak kullanılır
Titanyum (Ti), IV B element grubunun periyodik tablosunda yer alır, gümüş-beyaz bir metaldir, titanyum alaşımı, alüminyum, kalay, vanadyum, molibden, niyobyum ve alaşımlardan oluşan diğer elementleri eklemek için titanyuma dayalıdır. Mükemmel fiziksel özellikleri, havacılık, gemiler, Deniz mühendisliği, silahlar, otomobiller, tıp, kimya, metalurji, spor ve eğlence ve diğer üst düzey endüstriyel imalatlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. "Üçüncü metal", "hava metali", "okyanus metali" ve benzeri bir üne sahiptir.
Endüstriyel zincir: Zincir uzun ve karmaşıktır
Titanyum Dünya'da bol miktarda bulunur ve kabuksal bolluğu %0,61'dir. Titanyum endüstrisi zincirinde, endüstriyel uygulamalara yönelik hammaddeler esas olarak ilmenit ve rutil, ara işlenmiş ürünler titanyum süngeri ve titanyum süngerin titanyum üretiminde kullanıldığı, havacılıkta, gemi silahlarında ve diğer askeri alanlarda kullanılan titanyum dioksittir; Titanyum dioksit esas olarak kaplamalarda, plastiklerde, kağıtta ve diğer endüstrilerde kullanılır. Titanyum eritme teknolojisinin karmaşıklığı ve zorluğu nedeniyle, yalnızca Amerika Birleşik Devletleri, Rusya, Japonya ve Çin, titanyum endüstriyel üretim teknolojisinin tamamında uzmanlaştı.
Endüstriyel zincir: yukarı yönlü hammaddeler
Rutil, titanyum serisi ürünler için yüksek kaliteli bir hammaddedir ancak doğal rezervleri daha azdır. Rezervler açısından USGS'ye göre 2021 yılında dünya ilmenit rezervleri 700 milyon ton, rutil rezervleri ise 49 milyon tondur. Rutil konsantresinin TiO2 içeriği genellikle %93-95%'den fazladır ve yüksek dereceli ve düşük safsızlık içeriğine sahiptir, bu nedenle rutil, titanyum dioksit, titanyum süngeri, titanyum tetraklorür ve diğer titanyum ürünleri için yüksek kaliteli bir hammaddedir.
Ülke açısından bakıldığında, Çin'in rezervleri büyük ancak yüksek kaliteli cevher küçük olmasına rağmen titanyum cevherinin dağılımı yoğunlaşmıştır. Küresel rutil ağırlıklı olarak Avustralya, Hindistan ve Güney Afrika'da yoğunlaşıyor; bunların %63'ünü oluşturan 31 milyon tonluk rezerviyle Avustralya ilk sırada yer alıyor; Dünyadaki ilmenit ağırlıklı olarak Çin, Avustralya ve Hindistan'da yoğunlaşmakta olup, Çin 23 milyon tonluk rezerviyle %33'lük oranla ilk sırada yer almaktadır. Çin'in titanyum kaynakları rezervler açısından zengin olmasına rağmen, esas olarak ilmenit olmasına rağmen, TiO2 içeriği düşüktür ve kalsiyum ve magnezyum safsızlık içeriği yüksektir, bu nedenle seçilmesi ve eritilmesi zordur.
Endüstriyel zincir: Orta akım sünger titanyum yapısal arz ve talep dengesizliği
Üst düzey titanyumun temel hammaddesi esas olarak 0 kalite sünger titanyumdur. Titanyumun temel hammaddesi sünger titanyumdur. Sünger titanyumun ulusal birleşik uygulama standardına göre sünger titanyum, temel olarak aşağıdakilerle ilgili olarak sınıf 0A, sınıf 0, sınıf 1, sınıf 2, sınıf 3, sınıf 4 ve sınıf 5'e ayrılabilir. kimyasal bileşim ve Brinell sertliği. Üst düzey titanyum alaşımının hammaddesi esas olarak 0 dereceli sünger titanyumdur ve sivil titanyum alaşımının hammaddesi esas olarak 1. derece sünger titanyumdur.
Küresel sünger titanyum kapasitesi fazla, Çin'in üst düzey sünger titanyum üretim kapasitesi yetersiz. Şu anda yalnızca sekiz ülke (Amerika Birleşik Devletleri, Rusya, Çin, Japonya, Ukrayna, Kazakistan, Suudi Arabistan ve Hindistan) titanyum sünger üretim kapasitesine sahiptir. USGS'ye göre 2021 yılındaki küresel titanyum sünger üretim kapasitesi 350,000 tondur, ancak kapasite kullanım oranı yalnızca %60,0'dır ve bunun Çin'in kapasitesi yaklaşık 177,{{9 }} ton olup kapasite kullanım oranı %67,8'dir. Çin'deki sünger titanyum pazarının genel arzı yeterlidir, ancak yüksek kaliteli küçük parçacık boyutlu sünger titanyum arasındaki boşluk büyüktür.
Şu anda, Çin'in yüksek kaliteli sünger titanyum üretimindeki artış, alt pazardaki talebin patlayıcı büyümesini karşılayamıyor ve arz ile talep arasındaki uçurum, esas olarak Ukrayna ve Kazakistan'dan yapılan ithalatlar yoluyla her geçen yıl artıyor.
Endüstriyel zincir: Aşağı yöndeki üst düzey titanyum üretim kapasitesi yetersiz (eritme ve döküm zorlukları)
Titanyum üretiminde kullanılacak gözenekli titanyum süngerin yoğun titanyum külçelerine kaynaştırılması gerekir, titanyum yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir ve eritme ve döküm işlemlerinin vakumlu veya inert bir atmosferde gerçekleştirilmesi gerekir. Şu anda dünyada iki ana akım eritme ve döküm prosesi bulunmaktadır: vakumlu sarf malzemesi ark eritme (VAR) ve soğuk ocak fırınında eritme (CHM).
Şu anda Çin'de en yaygın olarak kullanılan VAR yöntemidir (Western Superconductor bu teknolojiyi benimser), avantajları olgun proses, hızlı erime hızı, dezavantajları ise kolay ayrışma, zayıf kompozisyon bütünlüğü ve kusurların üretilmesi kolaydır, bu nedenle yüksek kalite için Kusurları azaltmak için genellikle üç kat VAR eritme yoluyla titanyum alaşımlı külçe gereksinimleri. CHM yöntemi, düşük ve yüksek yoğunluklu kalıntılar ve bileşim tekdüzeliği sorunlarını daha iyi çözebilir. Son yıllarda, Çin'deki bazı titanyum işletmeleri, Amerika Birleşik Devletleri ve Almanya'dan elektron ışınlı soğuk ocakta eritme ve plazma soğuk ocakta eritme ve döküm fırınlarını piyasaya sürdü. CHM yöntemi de hızla gelişiyor.
Endüstriyel zincir: Aşağı yöndeki üst düzey titanyum üretim kapasitesi yetersiz (işlenmesi zor)
Titanyum alaşımı işleme teknolojisi zordur. Titanyum alaşımının termal iletkenliği ve özgül ısısı küçüktür, işleme sırasında oluşan ısının iş parçasından salınması zordur, yüksek sıcaklıklarda yerel sıcaklık hızlı bir şekilde yükselir, bir yandan aletin keskin bir şekilde aşınmasına neden olur, diğer yandan da takımın keskin bir şekilde aşınmasına neden olur. diğer yandan parçaların yüzey bütünlüğünü bozar, bu da parçaların geometrik doğruluğuna ve iş sertleşmesi olgusuna neden olur. Bu nedenle titanyum alaşımının işlenmesi çok zordur ve dünyada yalnızca altı ülke, Amerika Birleşik Devletleri, Rusya, Japonya, Çin, Ukrayna ve Kazakistan, titanyum işleme ve üretim sürecinin tamamında uzmanlaştı. Üst düzey titanyum malzemelerinin tedariği yabancı ülkelerde yoğunlaşmıştır ve Çin'in üretimi büyüktür, ancak esas olarak orta ve alt uçtadır. Üst düzey titanyum tedarikçileri çoğunlukla Rusya, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'da yoğunlaşmıştır.
Havacılık: Uçağın ileri seviyesini ölçün
Düşük yoğunluğu, yüksek özgül mukavemeti, iyi korozyon direnci ve düşük ısı iletkenliği nedeniyle titanyum alaşımı uçak yapısal parçalarında ve motorlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şu anda, yeni nesil uçakların en yüksek hızı ses hızının 3 katından fazladır, uçak ve hava sürtünmesine neden olacak ve çok fazla ısı üretecektir, genellikle gövde alüminyumu kullanabildiğinde ses hızının 2 katının altındadır. alaşım, uçuş hızı 2 kattan fazla ulaştığında, yüksek sıcaklık direnci ve daha iyi titanyum alaşımı performansı kullanmalıdır, uçuş hızı ses hızının 3 katını aştığında, gövde daha fazla titanyum alaşımı kullanacaktır.
Uzay: büyük projeler ve füze stokları
Geleneksel çelik malzemeler yerine, titanyum alaşımlı malzeme, havacılık uçaklarının yapısal ağırlığını büyük ölçüde azaltabilir ve havacılık uçaklarının uçuş menzilini artırmak, yakıt tüketimini azaltmak, servis ömrünü uzatmak için büyük önem taşıyan havacılık uçak yapısının korozyon hasarı direncini artırabilir. ve hizmet güvenilirliğini artırın.
Savaş gemisi sahası: doğal uyum
Deniz suyu ve okyanus atmosferindeki yüksek özgül mukavemeti ve mükemmel korozyon direnci nedeniyle titanyum alaşımı gemi alanında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Esas olarak basınçlı tekne gövdesi, yapısal parçalar, yüzdürme sistemi topu, su gemisi pompa gövdesi, boru hattı ve güverte aksesuarları, sürat teknesi pervanesi, tahrik mili, deniz otobüsü, kırbaç anteni vb. Şu anda gemilerde titanyum alaşımı uygulaması esas olarak bazı önemli parçalarda yoğunlaşmıştır, ancak titanyum alaşımı endüstrisinin sürekli olgunlaşması ve maliyetlerin azalmasıyla birlikte, gelecekteki gemilerde titanyum alaşımı uygulamalarının oranı artmaya devam edecektir.
Pazar büyüklüğü: Üst düzey titanyum malzemenin büyüme alanı büyük, pazar büyüklüğünün 10 milyara ulaşması bekleniyor
Çin'in tüketimi kimya endüstrisinin hakimiyetindedir ve üst düzey titanyum malzemelere yönelik alan geniştir. Çin'in 2021 yılındaki titanyum tüketimi %35,7 artışla 127,000 ton oldu ve titanyum miktarı hızla arttı.
Titanyum malzemelerinin talep yapısı ile karşılaştırıldığında, Çin'in ağırlıklı olarak kimya endüstrisinde olduğu ve dünyada titanyum malzemelerine yönelik en büyük talebin havacılık alanı olduğu, Çin'deki yüksek kaliteli titanyum malzemelerinin düşük kullanımını ve artan alanı yansıtmaktadır. Havacılık ve uzay gibi ileri teknolojiye sahip titanyum malzemeler gelecekte de geniş kullanım alanına sahiptir.
Çin'in askeri uçaklarına yönelik titanyum alaşımına yönelik toplam talebin 2022-2026 yılında 27.234 ton, yıllık ortalama ise 5.447 ton olacağı tahmin ediliyor. Sivil uçaklara yönelik titanyum alaşımlarına yönelik toplam talep 197.097 ton olup, yıllık ortalama 39.419 tondur. 350000 üst düzey titanyum malzeme/ton hesabına göre, askeri uçak ve motorların yıllık pazar büyüklüğü yaklaşık 2 milyar, askeri uçak ve motorların yıllık pazar büyüklüğü ise 10 milyar civarındadır.
Rekabet ortamı: "Büyük mağazalar" ve "özel mağazalar"
Askeri üst düzey titanyum alaşımları yabancı ülkelerle doğrudan rekabet etmemektedir, ancak hala belirli bir boşluk bulunmaktadır: örneğin titanyum alaşımından ekstrüzyon profiller, kalıpta dövme, büyük titanyum alaşımlı geniş ve kalın plakalar, büyük titanyum alaşımlı dökümler, titanyum alaşımlı çubuklar ve teller havacılık bağlantı elemanları vb. için, ulusal savunma askeri endüstrisinin titanyum alaşımlarına yönelik geliştirme ihtiyaçlarını tam olarak karşılamak için Çin'in titanyum endüstrisindeki ürün kalitesini acilen iyileştirmesi gerekiyor.
Mevcut bakış açısından bakıldığında, tarihsel statünün varlığı nedeniyle Baoti, titanyum alaşımının "mağazası" olarak görülebilecek en uzun, en büyük ve en eksiksiz titanyum alaşımı üretim işletmesidir. Western Materials ve Western Superconductor'ın iki gerçek denetleyicisi Kuzeybatı Demir Dışı Metaller Araştırma Enstitüsü'dür, bu nedenle endüstri rekabetinde kısıtlamalar vardır, bu da Batı malzemelerinin esas olarak titanyum alaşımlı levhalar ve borular olması ve Western Superconductor'ın esas olarak titanyum alaşımlı çubuk tel olmasıyla sonuçlanır. İkisinin kendi alanlarında güçlü bir rekabet gücü var ve bu, belirli bir titanyum alaşımı sınıfının "özel mağazası" olarak görülebilir.
03|Süper alaşım
Malzeme özellikleri: Yüksek sıcaklıkta hala iyi özelliklere sahiptir
Süper alaşım, 600 derecenin üzerindeki yüksek sıcaklıkta uzun süre belirli bir strese dayanabilen ve mükemmel oksidasyon direncine ve korozyon direncine sahip olan, matris olarak nikel, demir ve kobalt içeren bir tür gelişmiş yapısal malzemedir. Sıradan metallerle karşılaştırıldığında süper alaşımlar karmaşık çalışma ortamlarında mükemmel performansa sahiptir: ① yüksek sıcaklık dayanımı; ② Oksidasyon direnci; ③ termal korozyon direnci; ④ yorulma direnci; ⑤ kırılma tokluğu; ⑥ Kararlı iç organizasyon, güvenilir kullanım. Performansı mükemmel olmasına rağmen süper alaşımın hazırlanması zordur ve Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri de buna süper alaşım adını vermektedir.
Endüstriyel zincir: Temel olarak eksiksiz bir endüstriyel zincir oluşturuldu
Şu anda, Çin'de süper alaşımların araştırma, geliştirme ve hazırlanmasıyla ilgilenen ondan fazla işletme ve araştırma enstitüsü bulunmaktadır ve nispeten eksiksiz bir süper alaşım üretim sistemi oluşturulmuştur. Süper alaşım endüstrisi zinciri, yukarı yöndeki hammadde ve ekipman tedarikçilerinden, orta düzeydeki süper alaşım malzeme ve ürün üreticilerinden ve aşağı yöndeki uygulama terminallerinden oluşur.
Havacılık: en büyük uygulama alanı
Şu anda süper alaşımlar çoğunlukla havacılık motorları, uzay roket motorları ve çeşitli endüstriyel gaz türbin motorları dahil olmak üzere motor alanında kullanılmaktadır. Roskill istatistiklerine göre, süper alaşımların alt uygulamalarında değer olarak havacılık alanı %55'i oluşturuyor ve bunu %20'lik bir oranla güç alanı izliyor.
Süper alaşım, birçok temel bileşenin performans garantisi olan uçak motorunun önemli bir malzemesidir. Aero Motor Malzeme Yapısının Geliştirilmesine göre, yeni uçak motorunda süper alaşım miktarı, esas olarak yanma odasında, türbin kılavuz kanadında kullanılan motorun toplam ağırlığının %40 ila %60'ından fazlasını oluşturur ( kılavuz olarak da bilinir), türbin çalışma bıçağı, türbin diski ve diğer sıcak uç bileşenlerinin yanı sıra mahfaza, halka, kuyruk nozulu ve diğer bileşenlerden oluşur.
Gemiler ve savaş gemileri: gemilerin enerji santrallerinde yoğunlaşmıştır
Süper alaşımın gemilerde ve savaş gemilerinde uygulanması da esas olarak enerji santralinin yapısal parçalarında ve enerji santralinde kullanılan çok sayıda yüksek sıcaklık cıvatasında yoğunlaşmıştır. Dünyadaki gemi güç ekipmanı, her ikisi de çok sayıda yüksek sıcaklık alaşımının kullanılmasını gerektiren ana güç (esas olarak büyük dizel motorlar veya nükleer reaktörler) ve yardımcı güç (çoğunlukla gaz türbinleri) olarak bölünmüştür.
Dizel motor, yüksek ısıl verim ve geniş güç aralığı avantajlarına sahiptir ve bu da gemi enerji santrallerinde büyük bir paya sahiptir. Süper alaşım esas olarak büyük dizel motorların ön yanma odası nozullarında, yüksek sıcaklıkta korozyona dayanıklı elastik parçalarda ve bağlantı elemanlarında, hava valfi ve gaz yuvası alaşımında, süper şarj türbininde, süper şarj cihazında ve egzoz sisteminde kullanılır. Gaz türbinlerinde süper alaşım kullanılması gereken parçalar arasında hava kompresörleri, yanma odaları, pervane sistemleri ve dişli redüktörleri yer alır. Pervane üzerine püskürtülen gazın sıcaklığı 1300 derece C kadar yüksek olduğundan pervane sisteminin süper alaşımlı malzemeler seçmesi gerekmektedir.
Pazar büyüklüğü: Yıllık pazar büyüklüğü 10 milyarın üzerindedir
Süperalaşımın yerli üretim kapasitesi sınırlıdır ve uzun süredir arz ve talep arasında büyük bir uçurum bulunmaktadır. İstatistiklere göre, 2019 yılında Çin'in süper alaşım altın piyasası yaklaşık 27.600 ton üretimle 16.98 milyar yuan'a ulaştı, ancak süper alaşımlara yönelik genel pazar talebi yaklaşık 48.200 tondu ve arz ile talep arasındaki fark 20.600 tona ulaştı. Çin'de süper alaşıma yönelik yıllık talebin gelecekte yaklaşık 58.200 ton olması bekleniyor ve pazar alanı geniş.
Rekabet düzeni: Küresel oligarşinin özellikleri
Yüksek teknik zorluk, uzun süreç birikim süresi, uzun ürün doğrulama döngüsü, büyük ilk yatırım ve diğer eşik faktörlerden dolayı, dünyada yalnızca 50'den fazla işletme havacılık süper alaşımları üretme yeteneğine sahip değildir; bunlar çoğunlukla Amerika Birleşik Devletleri, Britanya, İngiltere ve ABD'de yoğunlaşmıştır. Fransa, Almanya ve diğer ülkelerde sanayi oligarşik özellikler göstermektedir.
04|alüminyum alaşım
Düşük maliyet, yüksek modül: en yaygın kullanılan yapısal malzemeler
Alüminyum, yer kabuğunda en çok bulunan metal elementtir ve yalnızca 2,7 g/cm3 yoğunluğuyla, çeliğin yaklaşık 1/3'üyle üretim ve tüketim açısından çelikten sonra ikinci demir dışı metaldir. Saf alüminyum daha yumuşak ve düşük mukavemetli olduğundan, alüminyuma az miktarda element (magnezyum, bakır, çinko, silikon, lityum vb.) eklenerek daha iyi alüminyum alaşımları yapılır.
Alüminyum alaşımı mükemmel mekanik özelliklere ve korozyon direncine sahip olduğundan, endüstride en yaygın olarak kullanılan demir dışı metal yapı malzemeleri sınıfıdır ve inşaat, havacılık, otomotiv, makine imalatı, gemi yapımı ve kimya endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Askeri sanayide kullanılan alüminyum alaşımları başlıca alüminyum-lityum alaşımı, 2XXX (A1-Cu-Mg) serisi ve 7XXX serisi alüminyum alaşımlarıdır.
Endüstriyel zincir: üst düzey alüminyum geliştirmeye
Alüminyum endüstrisi zincirinin yukarı akışı, esas olarak üç bağlantıdan oluşan metal madenciliği ve izabe endüstrisidir: boksit madenciliği, alümina rafinasyonu ve elektrolitik alüminyum üretimi. Elektrolitik alüminyumun işlenmesinden sonra (esas olarak döküm ve haddeleme), alüminyum alaşımlı dökümler, alüminyum şerit ve alüminyum profiller elde edilir. Alüminyum işleme malzemelerinin satın alınması yoluyla endüstriyel zincirin alt işletmeleri inşaat, otomobil, havacılık, gemi, paketleme ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Rekabet modeli: alt düzeyde homojenleşme, üst düzeyde ithalata bağımlılık
Yerli alüminyum işleme işletmelerinin ekipman seviyesi iki seviyeli bir farklılaşma olgusu göstermektedir ve düşük kaliteli ürünlerde ciddi bir kapasite fazlası bulunmaktadır, ancak üst düzey alüminyumun hala ithalata bağımlı olması gerekmektedir. Şu anda yerli alüminyum işleme endüstrisinin mevcut durumu, işletme sayısının 1.500'den fazla olması, ancak büyüklüğün eşit olmaması, üretim kapasitesinin 200'den fazla, 000 tondan yaklaşık 25 tona ulaşması, alümina Çin'deki birincil alüminyum üretimi bu oranın yarısından fazlasını oluşturuyor.
Sivil havacılık için dünya çapındaki ana alüminyum üreticileri American Aluminium Company (Alcoa), Aleris Aluminium Company (Aleris), Kaiser Aluminium and Chemical Company (Kaiser) ve Canadian Aluminium Group (Alcan)'dır. Çin'deki ve yurtdışındaki bu işletmeler arasındaki teknolojik uçurum, özellikle alaşım araştırma ve geliştirme ile temel teorik araştırmalarda hala büyük.
