一张图看懂钛粉市场和应用

钛粉市场和应用研究报告 简版 2014年 Copyright © 2014 SEIR Co., Ltd. All Rights Reserved 在 线 Copyright © 2014 SEIR Co., Ltd. All Rights Reserved 关于我们： 1.新材料在线®平台（www.xincailiao.com)是专注于新材料产业的研究、咨询、服务平台和门户网站，提供最佳的新材料行业咨询信息和研究报告，依托门户网站优势提供宣传平台和交流平台，依托专业的团队和资源提供最佳的新材料解决方案。 2.《钛粉市场和应用研究报告》版权归新材料在线®平台所有，欢迎转载、传播、分享，并请注明出处：新材料在线（或）www.xincailiao.com。 3.新材料在线公众号是新材料最有影响力的微信账号！ 新材料在线®平台每日会发布新材料最新的资讯，定期发布 新材料相关的行业研究报告，请关注我们的官方微信公众号: xincailiaozaixian(新材料在线）, 获得最新的资讯和活动。 请扫描官方微信公众号 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 目录 1、钛粉概况 2、钛粉主要生产工艺 3、产业链分析 4、市场分析 5、应用领域分析 6、目标客户 7、企业分析 ① 应用领域汇总 ② 航空用钛 ③ 汽车用钛 ④ 其他行业用钛 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 钛粉概况 我国已探明的钛矿基础储量为3.5亿吨，排名全球第一，主要分布在四川攀西、河北承德、云南、海南、广西和广东。 Source：中国金属通报，新材料在线 钛(Ti)是20世纪50年代走向工业化生产的一种重要金属，其性质优良，储量十分丰富，被誉为正在崛起的“第三金属”，广泛应用在航空航天、造船工艺、化工、机械制造、硬质合金等方面。 钛及钛合金基本特性 密度小，比强度(强度/密度)高 抗疲劳强度高 无磁性 耐腐蚀性能好 耐热性好 良好的生物相容性 传统的钛冶金具有工艺周期长、能耗大，利用率低等缺点，导致钛合金成本高、价格较贵，限制了其广泛应用。因此，降低钛及钛合金成本是进一步扩大钛的应用的重要途径。 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 钛粉概况 粉末冶金法的近净成形、能耗低、材料利用率高等优势使其有望成为今后钛冶金工业主要发展方向之一，钛粉质量及成本对其粉末冶金产品质量极为重要，已广泛应用于航空，化工，船舶，冶金，医药等行业。此外，钛粉还广泛用作铸铝细化剂、吸气剂、烟花爆竹、金属构件表面改质剂、铝合金添加剂、生产钛化合物的原料等。 钛粉的性能 化学成分 粉末形状 比表面 真密度 •钛粉的优劣常常是取决于其中的氧含量多少 •影响制品的强度 •影响多孔钛材的透过性能及透过性能的均匀性 •影响粉末的压制性能和烧结性能 产品呈银灰色不规则状粉末，有大的吸气能力，高温或电火花条件下易燃。 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 钛粉主要生产工艺 工艺 方法 颗粒形状 颗粒尺寸 价格 特点 主要厂商 应用领域 氢化脱氢法 不规则 粗，细，微细 中 粉末粒度范围宽, 成本低，工艺较易实现，但O、N等含量较高 西安宝德、咸阳天成、宝鸡迈特、宝鸡赛特、广州有色金属研究院 金属还原法 镁还原法 海绵状 粗 低 一般耐蚀制品 烟花 冶金添加剂 氢发泡剂 钠还原法 海绵状 粗 低 氧含量高 TIP 钙还原法 海绵状 粗，细 低 金属氢化 海绵状 粗，细，微细 更低 成本为氢化脱氢法三分之一，但H含量较高 Polema Tulachermet冶金厂 电解法 熔盐电解法 海绵状 粗 更低 电解净化法 多角状 细，微细 更低 雾化法 气体雾化法 球状，接近球状 粗，细，微细 高 粉末颗粒细，粉末收得率高，但成本高 西安宝德、广州有色金属研究院 钛粉末冶金航空零件 旋转电极法 球状 粗，细，微细 高 粉末颗粒细，粉末收得率高，但成本高 西安宝德、咸阳天成 钛粉末冶金航空零件 射频等离子法 球状 粗，细，微细 高 粉末颗粒细，粉末收得率高，但成本高 —— 钛粉末冶金航空零件 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 氢化脱氢法 氢化脱氢法利用海绵钛吸氢后产生脆性，容易被机械粉碎，制成氢化钛粉，将其在真空条件下高温脱氢便制取了纯钛粉。 特点：粉末粒度范围宽, 成本低，工艺较易实现，但O、N等含量较高 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 等离子旋转电极雾化（PREP）法 等离子旋转电极雾化( PREP) 法制取粉末的基本原理为：母合金自耗电极端部在等离子电弧作用下形成熔池, 继而在旋转离心力的作用下, 熔池内部的液膜态熔体流至熔池边缘雾化成熔滴, 然后熔滴在飞行过程中被气体介质冷却凝固。 主要厂家：咸阳天成钛业、西安宝德钛业 PREP离心雾化装置简图 PREP雾化设备 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 射频感应等离子法制取钛粉 等离子体球化钛粉装置示意图 射频等离子体制备球形钛粉技术是利用等离子体炬产生的高温热将形状不规则的钛粉快速熔融成液滴，随后极冷，“冻结”成球形钛粉。 主要厂家：北京科技大学（科研用，未产业化）；—— Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 钛粉产业链分析 上游 中游 下游 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 粉末冶金工艺 粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术 金属粉末注射成型技术(MIM) 是发展较快的一种近（净）成型粉末冶金技术，可制造高质量、高精度的复杂零件，被认为是目前最有优势的成型技术之一 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 金属粉末注射成型技术(MIM) 金属粉末注射成型技术(MIM) 是发展较快的一种近（净）成型粉末冶金技术，可制造高质量、高精度的复杂零件，被认为是目前最有优势的成型技术之一。 工艺流程 MIM应用实例 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved MIM和其它金属加工方法的比较 项目 加工方法 MIM 传统粉末冶金 精密铸造 机加工 锻造 冲压 零件密度 98% 86% 98% 100% 100% 100% 机械强度 高 低 高 高 高 高 尺寸精度 高 高 高 最高 高 高 表面光洁度 高 中 中 高 低 高 微小化能力 高 中 低 中 低 高 薄壁能力 高 中 中 低 低 高 形状复杂度 高 低 中 高 低 低 设计宽容度 高 中 中 中 低 低 批量生产能力 高 高 中 中－高 高 高 材质适应性 高 高 中－高 高 中 中 供货能力 高 高 中 低 低 高 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 3D打印工艺 CAD模型 Z向离散化(分层) 层片信息处理 层片加工控制信息 层片加工 层面堆积 后处理 数据处理过程 (离散过程) 物理实现过程 (堆积过程) 工艺规划 离散-堆积成形原理 3D打印（3D printing），即快速成形技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，国外称为增材制造（Additive manufacturing）。其基本原理是离散-堆积原理。 铺开一层粉末 打印横截面 1 2 打印粉末层 3 3D打印流程图 3D文件 3D打印机 3D立体模型 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 为什么要采用粉末冶金和3D打印？ 1.传统工艺材料利用率低，粉末冶金和3D打印属于近（净）成形，材料利用率高达90%以上，节约原材料成本。从AeroStrategy的数据可以看出来，在航空航天领域采购材料量几乎是最终成品用料的5.5倍。例如2008年，航空航天原材料采购430466吨，但最终成品的材料只有77293吨，可见废料率很高，对原材料需求远远大于成品最终用料。 2.传统工艺无法加工大型复杂结构件，而3D打印正好解决这一问题。美国F-22战机钛框无法一次性压铸或者锻造，目前采用”分段铸造+热等静压+焊接“工艺。而3D打印可以整体成型。 2008年航空航天材料需求（吨） Source： AeroStrategy，新材料在线 发动机叶盘，传统工艺制造材料利用率7% Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 粉末冶金和3D打印的优势 传统工艺钛合金零件居高不下的原因： ① 原材料成本高，占总成本40% ② 真空熔炼及加工成本高，占总成本的60% ③ 钛加工利用率低 加工工序 占总成本比% 金红石（96%TiO2） 4 氯化至TiCl4 9 镁还原 25 一次熔炼+中间合金 12 二次熔炼 3 加工成2.5cm厚板 47 ①3D打印和粉末冶金可缩短加工周期； ②3D打印和粉末冶金材料利用率达90%以上； ③ 成本比常规工艺节省20％~50％ 3D打印和粉末冶金是降低钛合金零件成本的有效方法 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 钛制品工艺对比汇总 压铸 锻造 CNC 总成本 生产效率 效果高，周期短 效率低，周期短 效率低，但周期短 效率高，但周期长 是否批量 批量 批量 批量 个性化定制 中 中 高 高于压铸成本 原材料 钛锭 钛板/钛棒 钛锭/钛棒 成型类型 液固成型 板料成型 体积成型 近（净）成型 MIM 3D打印 钛粉 钛粉 材料价格 加工成本 中 低 低 高 高 近（净）成型 一次成型 材料利用率 高 低 中 中 中 低 中 中 高 低 高 效率高，周期短 批量 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 钛粉市场分析 3110 500100015002000250030003500200420052006200720082009201020112012钛粉产量（吨） Source：钛工业进展，新材料在线 1.根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的统计，2012年的钛粉总产量达3110t； 2.全国钛金属采用粉末冶金工艺加工占钛总量的12-13%。根据中国粉末冶金服务网的突击，球形粉末使用量700-800吨。 3.由于技术条件的限制，国内生产的钛粉多为中低档产品，不能满足高端客户要求。粉末冶金用钛粉，特别是钛合金粉、注射成形用等高质量钛粉还需进口。 Copyright © 2014 Xincailiao.com All Rights Reserved 钛粉市场分析 40 80 300 400 600 700 990 宝鸡赛特 宝鸡迈特 河北武邑凯美特 岐山迈特 宝鸡旭光 宝鸡泉兴 宝鸡富士特 Source：钛工业进展，新材料在线 单位：吨 陕西宝鸡是钛粉之乡，2012年