高端钛材专题报告：化工钛材全面复苏，航空航天钛材需求快速增长.pdf

本报告的信息均来自已公开信息，关于信息的准确性与完整性， 建议投资者谨慎判断，据此入市，风险自担。 请务必阅读末页声明。 新材料 行业 谨慎推荐 （ 维持 ） 化工钛材全面复苏，航空航天钛材需求快速增长 风险评级： 中 风险 高端钛材专题报告 2019 年 1 月 24 日 投资要点： 李隆海 SAC 执业证书编号： S0340510120006 电话： 0769-22119462 邮箱： LLHdgzq 细分行业评级 行业指数 走势 资料来源：东莞证券研究所， Wind 相关报告 钛材简介：性能优越，应用广泛 。 钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低、高低温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点 。 钛多与铁、铝、钒或钼等其他元素造成造出高强度的轻合金，被应用于航空、航天、军工等高科技领域。随着钛不断向化工、石油、电力、海水淡化、医学、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“第三金属”、“太空金属”、“海洋金属”和“万能金属” 。 国内高端钛材消费占比明显低于全球水平 。 钛材主要用于商用航空及军工领域， 全球 航空航天领域的用钛量 超过 50%。 我国虽然是全球最大的钛金属生产国和消费国之之一，但是我国钛制品需求大部分来自化工领域 （占到 50%） ，技术含量相对不高，航空航天领域高端需求占 15%左右 。 我国化工钛材需求全面复苏，航空航天钛材需求快速增长 。 由于 目前我国钛材需求 主要 来自于化工领域， 其中 主要集中在 “ 两 碱 （ 氯碱、纯碱 ） ” ，而 2012-2016近五年来 我国两碱行业 产能过剩 严重，行业景气度每况愈下，两碱领域投资 需求 下降， 化工钛材需求从 2011年的 27516吨下降到 2016年 18553万吨 。 2017年，“两 碱 ”行业景气度显著提升，盈利能力明显好转，带动 化工钛材的需求。 2017年我国化工钛材需求量23948吨，同比增长 29.08%。 近几年 我国 航空航天 钛材 需求量保持高速 增长， 根据中国 有色金属 工业协会数据， 2015-2017年 航空航天钛材 消费量分别 为 6862吨、 8519吨、8986吨，分别同比增长 41%、 24%、 5%。 这 与 我国 航空航天 高速发展密切相关， 运 -20量产 ，太行发动机稳定量产 。 我国国产大飞机和军机升级换代将带来航空钛材长期需求。 大飞机运20、 AG600、 C919逐渐量产 。 另外， 我国仍有三成比例作战飞机是三代作战飞机 ， 二代作战飞机已经不适合现代战争，随着我国第三代作战飞机日趋成熟， 新型战机歼 -16，歼 -10c以及五代隐身战斗机歼 -20的相继服役 ，未来二代作战飞机将逐渐退役。 国内高端钛材集中度非常高 。国内 高端钛材的生产集中于宝钛股份、 西北有色研究院 等少数企业， 2014年 宝钛股份、西部超导和西部材料三家公司占国内航空航天需求量的 81.5%。 相关的上市公司分别为宝钛股份（ 600456）、西部材料（ 002149）、 西部超导（ 831628.OC） 风险 提示 ： 需求低于预期，行业政策风险，产品 研发风险 - 5 0 %- 4 5 %- 4 0 %- 3 5 %- 3 0 %- 2 5 %- 2 0 %- 1 5 %- 1 0 %- 5 %0%5%18-0118-0218-0318-0418-0518-0618-0718-0818-0918-1018-1118-12金属非金属新材料 (申万 ) 沪深 300专题报告 行业研究 证券研究报告 高端钛材专题报告 2 请务必阅读末页声明。 目 录 1 钛材简介：性能优越，应用广泛 . 3 2 国内高端钛材消费占比明显低于全球水平 . 5 3 我国化工钛材需求全 面复苏，航空航天钛材需求快速增长 . 6 4 我国国产大飞机和军机升级换代将带来航空钛材长期需求 . 7 5 国内高端钛材集中度非常高 .11 6 相关上市公司 . 12 插图目录 图 1：钛合金在飞机上主要应用部位和部件 . 4 图 2：全球钛消费结构 . 6 图 3：我国钛消费结构 . 6 图 4：纯碱价格走势 . 7 图 5：烧碱价格走势 . 7 图 6：我国钛材下游消费量结构（航空航天钛 材快速增长）（吨） . 7 图 7：飞机的主要用钛部件 . 8 图 8：航空发动机使用 钛材部位示意图（蓝色部分） . 8 图 9： C919. 9 图 10： 运 20 . 9 图 11：中美俄各类战机数量对比 . 10 图 12：二代作战飞机仍占我国作战飞机中三分之一 . 10 图 13： 歼 -20 . 11 表格目录 表 1：金属钛及其合金凭借优异性能而被广泛应用 . 3 表 2：全球主要钛材供应国产量情况（单位：吨） . 5 表 3:我国主要大飞机型号 . 8 表 4:我国主要飞机钛使用量情况 . 11 表 5: 2014 年中国主要钛加工材生产企业在不同领域的销售量 . 12 高端钛材专题报告 3 请务必阅读末页声明。 1 钛材 简介：性能优越，应用广泛 钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低、高低温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点，其商业价值在二十世纪五十年代开始被人们认识，钛多 与铁、铝、钒或钼等其他元素造成造出高强度的轻合金，被应用于航空、航天、军工等高科技领域。随着钛不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、农产食品、医学、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“第三金属”、“太空金属”、“海洋金属”和“万能金属”，因其是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资，又被称为“现代金属”和“战略金属” 。 表 1：金属钛及其合金凭借优异性能而被广泛应用 性能指标 高比强度 耐蚀性极佳 无磁性无毒性 特种功能 性能概述 纯钛比重 4.5g/cm3，约为铜、镍的 1/2，钢的 58。钛合金比强度 (强度密度 )居钢铝铜镁等结构用金属之冠 对盐酸、硫酸之耐蚀性优于不锈钢，仅次于镍基超合金；对海水耐冲蚀性优于镍基超合金、不锈钢及 Cu Ni 合金；对应力腐蚀龟裂具免疫性 在很大磁场中也不会被磁化，生物兼容性高，在人体内不析出离子 形状记忆、储氢、超导及抗菌等特种功能；紫外线照射下具有光催化反应，能抗菌、抗锈、除臭、防污等功能 适用领域 航空航天 (飞机、火箭、飞船等 )、武器、蒸汽涡轮机大叶片、汽车零部件等理想材料 船舶制造、化学、石油工业、航空航天、核电、冶金电力工业等 磁控设备、电子、精密机器用、医疗植体、制药理想材料 iNi 合金为使用最广的形状记忆合金；Ti-Fe 储氢合金粉末；TiNb 合金为最为广泛应用的超导材料；光催化材料 资料来源 ： 钛工业进展 、 东莞证券研究所 民用客机 1） 减轻结构重量、提高结构效率：先进的战技性能 （ 如超音速飞机 ） 要求飞机具有比较低的结构重量系数 （ 机体结构重量 /飞机正常起飞重量 ） ，而钛合金具有强度接近中强钢但 密度小的特点，代替结构钢和高温合金，能大幅度减轻结构重量，同时也能节省费用。 2） 符合高温部位的使用要求：钛合金具有耐热性好的特点，如常用的 Ti-6Al-4V 能在 350下长期工作，因此在飞机的高温部位 (如后机身等 )可取代因高温使用性能不能满足要求的铝合金； TC11 能在 500下长期工作，在发动机的压气机部位可取代高温合金和不锈钢。 3） 符合与复合材料结构相匹配的要求：为减轻结构重量和满足隐身要求，先进飞机大量使用复合材料，钛合金与复合材料的强度、刚度匹配较好，能获得很好的减重效果。同时，由于二者电位比较接 近，不易产生电偶腐蚀，因此相应部位的结构件和紧固件宜采用钛合金。 4） 符合高抗蚀性和长寿命的要求：钛合金具有较高的疲劳寿命和优良的耐腐蚀性能，可以提高结构的抗腐蚀能力和寿命，满足先进飞机、发动机高可靠性和长寿命的要求。 高端钛材专题报告 4 请务必阅读末页声明。 图 1： 钛合金在飞机 上 主要 应用部位和部件 资料 来源：东莞证券研究所 军事飞机 军用武器的开发与采购不断向着轻便、灵活方向发展，为了满足战斗机对战斗性能要求，除了采用先进的设计技术外，还必须采用额性能优良的材料以及先进的工艺制造技术。大量选用钛合金、提高先进钛合金应用水平就是重要措施之一。自 20 世纪 60 年代以来，国外军用飞机的钛量逐年增加，当前欧美设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中钛合金用量已经稳定在 20%以上，并且新机型的用钛量占比正在大幅提升。 化工行业 钛具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能，被广泛应用于国民经济许多部门。特别是在化工生产中，用钛代替不锈钢、 镍 基合金和其它稀有金属作为耐腐蚀材料。这对增加产量，提高产品质量，延长设备使用寿命，减少消耗，降低能耗，降低成本，防止污染，改善劳动条件和提高劳动生产率等方面都有十分重要的意义。 钛金属已成为化工装备中主要的防腐蚀材料之一，并在化工装置中已确立了他的耐腐蚀地位。作为化工设备中的理想材料，钛也愈来愈引起工程技术人员的重视。 经过多年的推广，钛及其合金已作为一种优异的耐腐蚀结构材料在化 工生产中得到了广泛应用。目前钛设备的应用已从最初的纯碱与烧碱工业扩展到氯酸盐、氯化铵、尿素、有机合成、染料、无机盐、农药、合成纤维、化肥、和精细化工等行业，设备种类已从小型、单一化发展到大型、多样化。 海洋工程 随着科学技术的发展和陆地资源日趋枯竭，人类开发利用海洋已经提到日程上来了。钛对于海水有优异的耐蚀性能，大量运用于海水淡化、舰船、海洋热能开发和海底资源开采等领域。 早在 20 世纪 60 年代，我国就已经开始了对钛及 钛合金在船舶及海洋工程装备上的应用研究，并做了大量工作，已基本形成了牌号较多、性能各异、品种规格齐全的船用钛合金体系。由于钛及钛合金自身所具备的特性，使其在舰船以及海工装备的应用上具有得天独厚的优势，因而被广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫高端钛材专题报告 5 请务必阅读末页声明。 船、扫雷艇以及螺旋桨推进器、海水管路、冷凝器、热交换器等。 在舰船应用方面，目前我国舰船用钛量非常少，占船舶总重量的比例不超过 1%，舰船及海工装备用钛及钛合金领域发展潜力巨大。此外，在海水淡化以及滨海电站方面，由于我国目前海水淡化以及滨海电站市场需求巨大 ，在进一步降低钛合金成本以及提高产品质量稳定性的情况下，钛的市场应用前景将非常广阔。 日常生活 钛在日常生活中的应用非常广泛，可谓无处不在，例如高尔夫球头、自行车车架、网球拍、轮椅、眼镜架等都会应用到钛。 钛以其轻质、强度高的特性在体育用品中的应用，从最早的网球拍、羽毛球拍逐步扩展到了高尔夫球头、球杆以及赛车等。 2008年我国体育休闲占总消费量的 13%，其中仅高尔夫球头和球杆的用钛量就超过了 1000吨。钛轻质的特点也应用到眼镜架中，而且钛又不易与皮肤发生过敏，并且钛表面经阳极处理可有绚丽色彩，因此从 20世纪 80年代初就开始应用于镜架中。 2 国内高端钛材消费占比明显低于全球水平 钛材的生产工艺主要是先对海绵钛熔铸加工，制取钛锭，再对钛锭进行锻造，挤压，扎制或拉伸，得到可供下游使用的钛或钛合金棒材、管材、板材、饼材、环材等制品。钛材成材率低，加工过程中产生大量废屑残料，致使生产成本较高。目前，我国 1 吨钛材约需要 1.7 吨海绵钛原料 。 钛加工材的生产主要集中于中国、美国、俄罗斯、日本等国。 2010 年，我国超越美国成为世界第一大钛材生产国，但我国大部分钛材都应用于工业领域，技术含量相对不高 ，而美国主要是航空钛材等高端钛材。 表 2：全球主要钛材供应国产量情况（单位：吨） 年份 美国 中国 俄罗斯 日本 欧洲 合计 2001 23,000 4,720 13,404 14,434 7,000 62,558 2002 16,200 5,482 14,800 14,481 6,500 57,463 2003 15,700 7,080 15,400 13,838 6,500 58,518 2004 19,300 9,292 20,200 17,387 8,000 74,179 2005 23,800 10,135 20,730 18,147 9,000 81,812 2006 30,200 13,879 23,700 17,317 10,000 95,096 2007 33,200 23,640 27,540 19,087 11,000 114,467 2008 34,800 27,737 25,620 19,727 10,000 117,884 2009 32,000 24,965 18,000 12,000 7,000 93,965 2010 34,615 38,323 21,000 13,783 4,000 111,721 2011 45,500 50,962 27,200 19,358 5,000 148,020 2012 39800 51557 29450 16183 5000 141990 2013 36000 44453 29000 12000 4000 125453 2014 49660 2015 48646 2016 49483 2017 55404 资料来源 ： Wind资讯、 东莞证券研究所 高端钛材专题报告 6 请务必阅读末页声明。 2011年，全球商业航空的消费比例达到 46%，军用钛材比例为 9%(主要为军用航空 )，整个航空领域消耗钛材比例超 50%；工业消耗钛材比例为 43%，新兴市场消费钛材比例为2%。但是，钛制品需求结构在地区上存在明显差异，在拥有发达的航空航天和军工国防工业的北美和欧盟地区，尤其是美国， 50%以上的钛制品需求来自于航空航天和军工国防领域。我国虽然是全球最大的钛金属生产国和消费国之之一，但是我国钛制品需求大部分来自化工领域，技术含量相对不高，航空航天领域高端需求占 15%左右。具体到化工领域，钛材应用主要为抗腐蚀材料，六大应用领域分别为氯碱、纯碱、真空制盐、石油化纤、精细化工和无机盐 。 图 2： 全球钛消费 结构 图 3： 我国钛 消费结构 资料来源 ： 亚洲金属网 ， 东莞证券研究所 资料来源 ： 亚洲金属网 ， 东莞证券研究所 3 我国化工钛材需求全面复苏，航空航天钛材需求快速增长 由于 目前我国钛材需求 主要 来自于化工领域， 其中 主要集中在 “ 两 碱 （ 氯碱、纯碱 ） ” ，而 2012-2016近五年来 我国两碱行业 产能过剩 严重，行业景气度每况愈下，两碱领域投资 需求 下降， 化工钛材需求从 2011年的 27516吨下降到 2016年 18553万吨 。 2017年，“两 碱 ”行业景气度显著提升，盈利能力明显好转，带动化工钛材的需求。 2017年我国化工钛材需求量 23948吨，同比增长 29.08%。 纯碱价格： 2015-2018年华东地区重质纯碱市场均价分别为 1481元 /吨、 1499元 /吨、2085元 /吨、 1982元 /吨，目前最新价格为 2150元 /吨。 烧碱价格： 2015-2018年华东地区烧碱（ 99%片碱）市场均价分别为 2336元 /吨、 2942元 /吨、 4426元 /吨、 4380元 /吨，目前最新价格为 4250元 /吨。 高端钛材专题报告 7 请务必阅读末页声明。 图 4： 纯碱价格走势 图 5： 烧碱价格走势 资料来源 ： Wind资讯， 东莞证券研究所 资料来源 ： Wind资讯， 东莞证券研究所 另外，近几年 我国 航空航天 钛材 需求量保持高速 增长， 根据中国 有色金属 工业 协会数据， 2015-2017年 航空航天钛材 消费量分别 为 6862吨、 8519吨、 8986吨，分别同比增长 41%、 24%、 5%。 这 与 我国 航空航天 高速发展密切相关， 运 -20量产 ，太行发动机稳定量产。 2017年我国 化工 钛材 消费量为 2.39万吨 ， 随着 我国航空航天钛材消费量高速增长，未来 有望超过化工领域钛材消费量 。 图 6： 我国钛材 下游消费量 结构（航空航天钛材快速增长）（吨） 资料 来源： Wind资讯 ， 东莞证券研究所 4 我国 国产 大飞机 和军机升级换代 将带来航空钛材长期需求 钛合金在飞机上主要应用两大类： 1）飞机结构件：主要用于骨架、蒙皮、机身隔框、起落架、防火壁、机翼、尾翼、纵梁、舱盖、龙骨、紧固件、前机轮、拱形架等； 2）航空发动机：主要用于风扇叶片、压气机叶片、盘、轴和机匣等。 数据来源：W i n d市场价( 平均价) : 重质纯碱: 华东地区 市场价( 平均价) : 重质纯碱: 华北地区0 9 - 1 2 - 3 1 1 0 - 1 2 - 3 1 1 1 - 1 2 - 3 1 1 2 - 1 2 - 3 1 1 3 - 1 2 - 3 1 1 4 - 1 2 - 3 1 1 5 - 1 2 - 3 1 1 6 - 1 2 - 3 1 1 7 - 1 2 - 3 1 1 8 - 1 2 - 3 11200 12001400 14001600 16001800 18002000 20002200 22002400 24002600 2600元/ 吨 元/ 吨元 吨 元 吨数据来源：W i n d市场价( 中间价) : 烧碱( 9 9 % 片碱) : 华东地区 出厂价( 中间价) : 烧碱( 9 9 % 片碱) : 华北地区1 2 - 1 2 - 3 1 1 3 - 1 2 - 3 1 1 4 - 1 2 - 3 1 1 5 - 1 2 3 1 1 6 - 1 2 - 3 1 1 7 - 2 - 3 1 1 8 - 1 2 - 3 12000 20002500 25003000 30003500 35004000 40004500 45005000 50005500 5500元/ 吨 元/ 吨元 吨 元 吨11,918 19,718 27,156 25,216 21,778 20,867 19,486 18,553 23,948 2,519 3,603 4,080 4,261 4,666 4,861 6,862 8,519 8,986 010,00020,00030,00040,00050,00060,0002009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017化工 航空航天 船舶 冶金 电力医药 制盐 海洋工程 体育休闲 其他高端钛材专题报告 8 请务必阅读末页声明。 图 7： 飞机的主要用钛部件 图 8： 航空发动机使用 钛材部位示意图（蓝色部分） 资料来源 ： Titania Group， 2006， 东莞证券研究所 资料来源 ： Rolls-Royce， 东莞证券研究所 国产大飞机 大飞机一般是指起飞总重超过 100 吨的运输类飞机，包括军用大型运输机和民用大型运输机，也包括一次航程达到 3000 公里的军用或乘坐达到 100 座以上的民用客机。 目前 中国大飞机是著名的所谓三剑客即大型运输机运 -20、水陆两栖飞机 AG600、大型客机 C919。其中大型军用运输机运 -20 和大型水陆两栖飞机 AG600 的总体研制由中航工业承担，大型民用客机 C919 的总体研制则由中国商飞承担。 表 3:我国主要 大飞机 型号 型号 简介 首飞时间 交付时间 运 -20 中文名鲲鹏，又名“胖妞”，大型军用运输机。 2013 年 1 月 2016 年 7 月 C919 中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机。 2017 年 4 月 预计 2021 年 AG600 中文名蛟龙 -600，大型灭火 /水上救援水陆两栖飞机， 也是 是世界在研最大的水陆两用飞机。 2016 年 7 月 23 日总装下线 ， 2017 年 12 月 24 日首飞 预计 2022 年 资料来源：东莞证券研究所 C919 是中国首款完全 按照国际先进适航标准和主流市场标准自主研发的单通道干线飞机。 2017 年 11 月 10日，我国自主设计研制的国产大型客机 C919 飞机 101 架机从上海浦东成功转场至西安阎良，顺利完成首次城际飞行 。 截至 2018 年 2 月 26 日累计获28家客户 815 架订单 。 2018 年 2 月 6 日，中国商用飞机有限责任公司宣布 2021 年交付首架 C919 单通道客机 。 第一架、第二架、第三架 C919 分别在 2017 年 5 月 5 日、 2017年 12月 17日 、 2018年 12月 28日 完成了首次飞行。 另外三架试飞机 正按计划进行部装、总装，六架试飞飞机计划明年全部投入试飞取证工作 。 中国民用航空局（ CAAC）在 2010 年受理了 C919 型号合格证申请，并按照程序开展相应的适航审查工作。 2017 年 4 月，欧洲航空安全局（ EASA）受理了 C919 型号合格证申请。 据民航局官网，中国民航局与美国联邦航空局签署的适航实施程序于 2017年 10 月 17日正式生效，该协议实现了两国民用航空产品的全面对等互认，将有利于国产民用飞机进入美国市场 。 高端钛材专题报告 9 请务必阅读末页声明。 市场预计 C919机身 钛使用量占重量的 9.3%，预计每架 C919机身 钛 使用量 4吨左右。 图 9： C919 资料 来源： 百度网站 ， 东莞证券研究所 运 -20（中国代号： Y-20、鲲鹏，英文： Xian Y-20 ）运输机：是中国自主研发的新一代喷气式重型军用大型运输机，为中国大飞机三剑客之首，由中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院设计、西安飞机工业集团为主制造，并于 2013 年 1 月 26 日首飞成功。 2016 年 7 月 6 日上午，运 -20 授装接装仪式在西部战区空军航空兵某部举行，这标志着中国军队的快速反应和远程投送能力取得了质的飞跃。 在运 -20 诞生之前，中国国产最大的运输机就是运 -8 以及在其基础上改进的运 -9。如果从改装特种机的角度看，上述平台不到 70 吨的起飞重量还是偏小。运 20 的研制和交付，将使得这一问题得到部分的解决，运 20 比较适合改装的特种机主要是加油机和大型预警机。 图 10： 运 20 资料 来源： 百度网站 ， 东莞证券研究所 高端钛材专题报告 10 请务必阅读末页声明。 我国军用飞机加快升级换代 根据飞行国际发布的 WorldAirForce2019，我国 现有各类 战机总数 3187架，美国各类战机总数 13398 架，俄罗斯各类战机总数 4078 架。其中我国作战飞机 1624 架、特种飞机 97 架、战斗直升机 902 架、运输机 193架；美国作战飞机 2826架、特种飞机 759 架、战斗直升机 5429 架、运输机 940 架；俄罗斯作战飞机 1591架、特种飞机 125 架、战斗直升机 1448 架、运输机 401 架。 图 11： 中美俄各类战机数量对比 资料 来源： WorldAirForce2019， 东莞证券研究所 我国仍有三成比例作战飞机是三代作战飞机。 这里 作战飞机包含有战斗机、战斗轰炸机、强击机、战略轰炸机等装备有进攻性武器系统的固定翼战机 。我国作战飞机中，有 J-7、 J-8 二代作战飞机 561 架，占我国作战飞机比例高达 34.5%；三代作战飞机 J-10 有 260 架、 J-11/15su-27/30/35 有 391 架，合计 651 架，占我国作战飞机比例为 40.1%。美国作战飞机基本上是三代以上作战飞机，并拥有四代作战飞机 F-22 178 架， F-35 214 架。二代作战飞机已经不适合现代战争，随着我国第三代作战飞机日趋成熟， 新型战机歼 -16，歼 -10c 以及五代隐身战斗机歼 -20 的相继服役 ，未来二代作战飞机将逐渐退役。 图 12： 二代作战飞机仍占我国作战飞机中三分之一 资料 来源： WorldAirForce2019， 东莞证券研究所 02 ,0 0 04 ,0 0 06 ,0 0 08 ,0 0 01 0 ,0 0 01 2 ,0 0 01 4 ,0 0 01 6 ,0 0 0战机总数 作战飞机 特种飞机 战斗直升机 运输机美国 俄罗斯 中国3 4 . 5 %4 0 .1 %2 5 .4 %二代作战飞机 (J - 7 、 J - 8) 三代作战飞机 (J - 10 、 J - 1 1 / 1 5 s u - 2 7 / 3 0 / 3 5 ） 其他