3D打印技术造出新型钛合金 2023钛合金国内市场应用需求巨大

钛合金的硬度人于350 HBS或300 HBS都难进行切削加工，但困难的原因不在于硬度方面，而在于钛合金本身的力学、化学、物理性能问的综合，切削加工特点表现为：变形系数小;切削温度高;主切削力小而背向力大;切屑呈挤裂状，加工表面易生成硬脆变质层;粘刀现象严重。所以钛合金加工设备需要克服以上问题，并且具有高刚性、高稳定性，高精度保持性，主轴热平衡性，高效率、重切削等特点功能。

钛合金需求方面，我国钛材使用以化工领域为主，航空航天领域钛材需求量快速增长。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的统计，国内主要钛材生产企业在化工领域的销量占总销量比例为50%左右。在航空航天领域，钛材销量保持快速增长。

3D打印技术造出新型钛合金

包括澳大利亚皇家墨尔本理工大学、悉尼大学在内的国际研究团队将合金和3D打印工艺结合在一起，创造出了一种新的钛合金，这种合金在拉伸下坚固而不脆。这项发表在最新一期《自然》杂志上的突破，为在航空航天、生物医学、化学工程、空间和能源技术中应用的新一类更可持续的高性能钛合金的研制带来了希望。

新钛合金由两种钛晶体的混合物组成，称为α-钛相和β-钛相，每种钛晶体对应于特定的原子排列。氧气和铁是α-钛相和β-钛相的两种最强大的稳定剂和强化剂，它们丰富而廉价。

但研究人员发现，有两个挑战阻碍了通过传统制造工艺开发坚韧的α-β钛氧铁合金。一个挑战是氧气会使钛变脆;另一个挑战是加入铁可能会导致严重的冶金缺陷，形成大块β钛。

该团队使用了激光定向能沉积从金属粉末打印出他们的合金，这是一种适用于制造大型复杂零件的3D打印工艺。他们将合金设计理念与3D打印工艺设计结合，确定了一系列坚固、延展性好、易于打印的合金。

关键的推动因素是氧和铁原子在α-钛相和β-钛相内部和二者之间的独特分布。研究人员在α-钛相中设计了一种纳米级的氧梯度，具有坚固的高氧段和延展性的低氧段，从而能够对局部原子键施加控制，降低了潜在脆化的可能性。

2023钛合金国内市场应用需求巨大

高端钛材应用领域十分广泛，国内市场需求巨大，同时，高端钛材涵盖的行业既包括“一带一路”战略重点支持的“走出去”行业，也属于“中国制造2025”大力推动的重点领域，将获得国家政策的大力支持。“十四五”期间，新能源基建和新能源汽车的发展将是重头戏，未来再国家政策的推动下，市场规模将继续提升。

在超万亿的庞大国防开支下，我国钛合金加工设备行业利润增长继续保持稳定态势。在国家战略背景下，中国钛合金加工设备产业的国家模式不断扩大，钛合金加工设备企业总资产和收入不断增加。近年来钛合金加工设备总收入增长率明显强于同期经济增长率。除了资产和收入的稳步增长，钛合金加工设备企业的盈利水平也在逐年提高。预计“十四五”时期中国钛合金加工设备行业整体利润水平较强，业绩增长明显扩大。

根据中研普华研究院《2023-2028年钛合金加工设备行业市场深度调研与前景分析预测报告》显示：

钛和钛合金大量应用于航空工业，有“空间金属”之称。此外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、通信器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。我国钛产业主要分为钛矿采选、钛白粉生产、海绵钛—钛材生产三大板块。

钛产业绿色发展补短板

《2022年中国钛工业发展报告》显示，2022年，我国钛产业相关主体在海绵钛冶炼、钛材加工环节，不断探索节能降耗新工艺，积极响应国家推进绿色低碳发展的有关要求。

2022年，行业制定了新的《海绵钛和钛锭能源消耗限额》，大幅提升了节能减排要求，有效促进绿色低碳转型。为此，部分企业准备建设分布式光伏电站，提高水电、风电、光电的使用比例。

2022年，在推动产业绿色发展方面，多家企业取得技术突破。宝钛集团航空用钛合金薄壁型材加工技术取得突破，顺利通过装机评审，同时成功研制出高强高韧钛合金板材。攀钢集团全力推进高炉渣提钛产业化攻关，全年电炉可开动率提高15.93%、立磨衬板寿命提高50%、定修周期延长5天，同时，成功突破宽幅钛箔材轧制技术并生产出“手撕”钛箔材产品。西北有色金属研究院控股的西安赛特新材料科技股份有限公司打通了钛合金、高温合金叶片和人工关节精锻件的全流程制备加工技术。洛阳双瑞万基钛业有限公司开展高纯净性、高均匀性、高一致性、低成本海绵钛技术攻关，10吨炉航空级小颗粒海绵钛得料率达到80%，开展沸腾氯化高钛渣的应用，进行高钛渣替代进口金红石规模化生产高品质海绵钛应用技术研究。

要实现绿色发展目标，钛产业仍需加大科技攻关力度，久久为功。中国有色金属工业协会钛锆铪分会副会长兼秘书长安仲生认为，海绵钛生产过程中能耗过高的问题需要得到进一步解决。通过技术提升，降低海绵钛的能耗问题，也可以降低生产成本，更有利于扩大应用。目前最前沿的电解钛工艺技术可能会为钛产业的发展带来革命性突破，钛锆铪分会也在持续关注各高校院所在电解钛工艺方面的进展与突破，为该工艺早日进入工业化应用阶段提供助力。

从政策环境看，我国钛产业绿色发展补短板迎来利好。2022年11月，工业和信息化部、国家发展改革委、生态环境部三部委联合印发《有色金属行业碳达峰实施方案》。该方案明确提出，“十四五”期间，有色金属产业结构、用能结构明显优化，低碳工艺研发应用取得重要进展，重点品种单位产品能耗、碳排放强度进一步降低，再生金属供应占比达到24%以上。“十五五”期间，有色金属行业用能结构大幅改善，电解铝使用可再生能源比例达到30%以上，绿色低碳、循环发展的产业体系基本建立。确保2030年前有色金属行业实现碳达峰。

据了解，国外钛金属的回收利用率在30%以上，而我国只有不到10%，我国对钛的回收再利用相关环节存在堵点难点。该《方案》的出台，对提高我国钛回收再利用水平将起到助推作用。

加强科普宣传对于钛产业的绿色发展也很重要。近几年，我国钛产业产品质量得到提升，产品性价比优势更加明显。但在一些钛材应用较少的领域，对钛的认知还停留在过去的高性能、高成本。

《2023-2028年钛合金加工设备行业市场深度调研与前景分析预测报告》由中研普华研究院撰写，本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析，重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态，对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。