全能金属—钛

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一、钛的相关基本概念

钛在金属材料中被称为“全能金属”,是继铁、铝之后极具发展前景的“第三金属”。钛位于元素周期表中第IVB 族,呈银白色,硬度大,熔点1,668℃,是一种难熔轻金属,亦是国家重要的战略金属之一。

全能金属—钛

钛具有密度低、强度高、耐高温低温性能好、耐腐蚀能力强及成形性能优良等突出特性,被广泛应用于航空、航天、舰船及兵器、生物医疗、化工冶金、海洋工程、体育休闲等领域,被誉为“空间金属”和“战略金属”。钛合金则是以钛为基加入铝、锡、钒、钼、铌等其他元素,调整基体相组成和综合物理化学性能而形成的合金。由于钛及钛合金涉及的熔炼及加工技术复杂、技术含量高,目前世界上仅有美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术。钛及钛合金对一个国家的国防、经济及科技的发展极具战略意义。

钛的主要应用场景和相关性质汇总如下:

来源:中国有色金属工业协会、高禾投资研究中心整理



二、钛工业产业链的分析

钛工业产业链可以分为两条:一是钛白粉产业链;二是钛材产业链。

钛白粉工业,是从钛铁矿和金红石采选开始,通过硫酸法和氯化法生成化工中间产品—钛白粉,下游主要用于涂料、塑料和造纸等行业。


钛材工业,主要包括四个阶段。首先,是以金红石和钛铁矿为主要原料,经选矿、富集后得到天然金红石精矿和钛铁精矿,再通过镁还原法等提取工艺获得海绵钛;其次,以海绵钛为主要原料,经熔铸等工序得到钛锭,或添加中间合金熔炼为钛合金铸锭;第三,采用锻造、轧制、挤压、拉拔等工艺的变形处理、热处理和机械加工等生产出不同规格(形状)的钛产品;最后,在部分行业和工业品产业中,可通过深加工工艺将钛材制造成钛及钛合金零部件或装备。


钛工业产业链如下图所示:


来源:上市公司公告、高禾投资研究中心整理

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。根据《2022 年中国钛工业发展报告》,我国系全球最大的海绵钛生产国,2022年海绵钛产量达17.50 万吨,占全球海绵钛总产量的62.70%,供应充足。

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。




三、钛材的分类和发展历程

钛材按照不同的标准可分类如下:

来源:上市公司公告、高禾投资研究中心整理

钛作为化学元素于18 世纪末被发现,但因其性质活泼,提取困难,直至20世纪40 年代末于美国开始工业化生产。此后,日本、俄罗斯、中国相继建立起自身的钛工业生产体系。目前美、日、俄在钛材应用领域、产品结构方面各具特色。其中,美国钛材主要应用于航空领域;日本则集中于换热器、电解、化工等民用领域;俄罗斯主要应用于航空和舰船领域。

我国钛材工业起步于20 世纪50 年代中期,发展至今可分为三个阶段:

(1)初步产业化阶段(1956-1978 年)

作为“一五”计划的重点项目之一,北京航空材料研究院于1956 年成立,并于次年成立了我国第一个钛合金实验室,成功试制钛合金;1976 年,宝鸡有色金属加工厂(现宝钛集团)完成初步建设,标志着我国钛材产业化的开始。截至1978 年,我国钛材产量约为504.92 吨。

(2)快速发展阶段(1979 年-2012 年)

自改革开放以来,得益于我国化工、冶金等行业发展,我国钛材市场规模不断增长。其中,我国钛材产量由2000年的2,233.00 吨增长至2012 年的5.16 万吨,规模大幅提升。但整体产品结构仍以中低端化工、冶金等为主,该类中低端需求带动钛材产能迅速扩张,使得我国钛材行业产能结构性过剩问题凸显,我国钛材行业结构有待优化。

(3)发展调整阶段(2013 年至今)

随着我国宏观经济结构的调整,提高产品附加值、减少污染排放等政策的落实,化工、冶金等传统工业中的中低端钛材需求下降,钛材行业逐步进入调整期,2013 年我国钛材产量约为4.45 万吨,同比下降13.78%。经过几年的市场消化和吸收,以及钛材行业技术突破,应用领域拓展,行业结构性调整成效初显。目前,我国钛材行业结构正逐步从过去的中低端领域向航空航天、舰船和高端化工等中高端领域迈进。

来源:中国有色金属工业协会钛锆铪分会、高禾投资研究中心整理



四、钛材行业的市场规模

钛凭借其优良性能,应用领域广泛,既是航空、航天等尖端科技领域的关键支撑材料,又是传统工业改造提升和技术创新发展的重要基础材料。

近年来,得益于生产设备和技术能力的突破,以及下游航空航天、舰船、高端化工等中高端领域需求的带动,钛材市场规模快速增长。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计,2022 年我国钛材产量约为15.10 万吨,同比增长11.08%;最近5 年(即2018-2022 年),我国钛材产量年均复合增长率达24.23%,增长迅速。

我国钛材产业结构目前正逐步向中高端领域迈进。2022 年,我国航空航天、舰船领域的钛材需求总量增加了1.18 万吨,同比增长45.26%,钛材产业结构正处于升级加速期。预计未来随着国防和军队现代化建设、绿色发展、高端发展、工业4.0 等国家政策的深入推进,国内钛材高端应用场景及潜在市场空间将逐步拓展。

来源:中国有色金属工业协会钛锆铪分会、高禾投资研究中心整理

钛及钛合金材料广泛应用于化工、航空航天、电力、体育休闲等领域,下游应用领域的发展对钛及钛合金市场需求和技术革新产生直接影响。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计,2022 年我国钛材销量约为14.50 万吨,同比增长16.50%;2018-2022 年间,我国钛材销量年均复合增长率达25.88%,增长迅速。其中,化工为第一大应用领域,2022 年占比50.34%;航空航天排名第二,占比22.76%;医药排名第三,占比4.14%。在化工领域,由于钛具有优良的耐腐蚀性能,在氯碱、纯碱、塑料的生产中作为抗腐蚀材料广泛应用。但受到环保政策趋严、落后产能加速出清等因素的影响,钛及钛合金在化工领域的用量趋于稳定。


来源:中国有色金属工业协会钛锆铪分会、高禾投资研究中心整理

在我国钛材消费结构中,航空航天领域已愈发成为重要组成部分。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计,2022 年,我国航空航天领域钛材销量约为3.30 万吨,同比增长46.99%;2018-2022 年间我国航空航天领域钛材消费量增长了约2.2 倍,年均复合增长率达33.80%,增长迅速。我国航空航天领域钛材销量占比已由2010 年的9.70%增长至2022 年的22.76%。

根据USGS 统计,全球航空航天钛合金消费量占整体消费量的比重约为50%,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%。因此,我国目前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,未来市场极具潜力。预计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,未来航空航天领域钛材需求将持续释放。

来源:中国有色金属工业协会钛锆铪分会、高禾投资研究中心整理



五、钛合金行业的主要进入壁垒

(一)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本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,因此行业具有较高的资质壁垒。

(二)技术经验壁垒

军工产品事关国防安全,下游客户对产品的质量水平、技术水平有着很高的要求。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。因此,军工行业需要长期的技术沉淀,存在较高的技术门槛。

(三)先入壁垒

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,因此该产品的生产企业可在较长期间内保持优势地位。

(四)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。因此,行业新进入者需要投入大量资金购买高端设备,资金规模亦是行业进入的主要壁垒之一。



六、钛合金行业的发展态势

(一)产业结构升级加速,向中高端领域发展

过去我国钛合金行业需求以中低端化工、冶金为主,相关中低端产能的快速扩张使得整体行业存在明显结构性产能过剩问题。近年来,随着我国宏观经济结构调整,提高产品附加值、减少污染排放等政策的落实,同时在我国“大飞机计划”“空间站计划”“舰船建造计划”等计划牵引下,中高端钛材需求呈逐年快速增长趋势。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会发布的《2022 年中国钛工业发展报告》,2022 年,我国航空航天、舰船领域的钛材需求总量增加了1.18万吨,同比增长45.26%,产业结构升级加速。目前我国钛合金行业结构性调整初见成效,未来将在产业政策的支持下,进一步向航空航天、舰船等中高端领域迈进。

(二)头部企业优势明显,行业集中度逐步提高

钛合金尤其是高端钛合金生产涉及生产环节多,技术门槛高,固定资产投入大,要求生产企业具备资金、技术、人才等方面的综合优势。钛合金头部企业由于具备相应的资金、技术及市场先发优势,牢牢占据着市场的主要份额。未来随着我国钛合金行业进一步发展,产业结构进一步向中高端领域升级,不具备资金、技术、人才等方面优势的中小企业将被出清,头部企业市场份额将不断强化,行业集中度将进一步提高。

(三)可持续发展理念深化,绿色环保工艺成必然趋势

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,因此该产品的生产企业可在较长期间内保持优势地位。



七、钛合金行业的机遇与风险

(一)国家产业政策大力支持

公司生产的部分高端钛合金材料产品是国家重点发展的关键战略材料,主要应用于飞机及发动机等高端装备。我国先后出台了一系列政策对先进金属材料予以支持,具体包括《重点新材料首批次应用示范指导目录(2024 年版)》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》《新材料产业发展指南》《新材料标准领航行动计划(2018-2020 年)》等。

(二)市场需求巨大,为行业持续发展创造有利条件

近年来,国际政治与安全局势复杂多变,不确定因素显著增加,国际安全形势面临新挑战。基于我国目前面临的国际局势,以及十四五规划纲要的方针指导,我国国防及军队建设进入了快速发展时期,未来武器装备升级换代、新型号列装及军事演练需求将显著增加,将同步带动钛合金等重要原材料需求的快速放量。

(三)钛合金行业面临的风险

随着复合材料、铝锂合金等轻质材料发展,部分钛合金的未来应用将遇到一定的替代挑战。因此,加强新型钛合金研发和应用研究,制造具有高综合性能、结构功能一体化钛合金材料,同时深耕制备技术,实现低成本控制及产品批次稳定性,对扩大高端钛合金的应用领域、提升航空航天用钛合金的性能水平和应用水平等均具有迫切且重要的意义。



八、钛合金行业的市场竞争格局

我国高端钛合金产品需求主要来自军用航空市场。目前在军用航空市场,能够批量生产相关钛合金产品的除本公司外,主要为宝钛股份、西部超导,行业竞争格局较为集中。

(一)宝钛股份(600456.SH)

宝钛股份成立于1999 年7 月,于2002 年4 月在上海证券交易所主板上市。宝钛股份主要从事钛及钛合金的生产、加工和销售,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,用于航空、航天、船舶、石油、化工、冶金工业、医疗器械、生活用品等领域。2023 年,宝钛股份钛产品产量为3.00 万吨,钛产品销售收入为63.01 亿元,实现归属于上市公司股东的净利润5.44 亿元。

(二)西部超导(688122.SH)

西部超导成立于2003 年2 月,于2019 年7 月在上海证券交易所科创板上市。西部超导主要从事高端钛合金材料、高性能高温合金材料、超导材料的研发、生产和销售,是我国高端钛合金棒丝材主要研发生产基地。2023 年,西部超导钛材产量1.07 万吨,高端钛合金材料销售收入为25.05 亿元,实现归属于上市公司股东的净利润7.52 亿元。


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来源:高禾投资研究中心行业研究组

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