У „14. петогодишњем плану“, кинеска војна опрема је убрзала изградњу, брзо инсталирање нових типова војних авиона и инкрементална конструкција пројектила „реда величине“ формирали су снажну потражњу за материјалима узводно.
Суперпозиционирање независног прираста који се може контролисати и повећања удела примене врхунских материјала високих перформанси у новим моделима опреме, тренутно, материјали који се налазе узводно у ланцу војне индустрије показују релативно јаку „кратку понуду“, а такође показују и веће перформансе у поређењу са низводним повећањем еластичности.
01|Позадина индустрије
Једна генерација материјала, једна генерација опреме
Војни материјали су материјална основа за развој наоружања и опреме. Војни материјали се развијају у правцу „лаганих, високих перформанси, мултифункционалних, композитних, јефтиних и интелигентних“. Очекује се да ће потражња на тржишту од легуре титанијума, суперлегуре, угљеничних влакана "четрнаест пет" периода одржати стабилан и брз раст, а тржишни простор се постепено отварао.
Очекује се да ће комбинована стопа раста тржишне потражње за врхунском легуром титанијума, угљеничним влакнима и суперлегурама три материјала током периода „четрнаестог петогодишњег плана“ износити 20%, 25% и 16%, под претпоставком да су три цене 350,000 јуана/тона, 150,000 јуана/тона и 300,000 јуана/тона, респективно. До 2025. године, величина тржишта три материјала ће премашити 10 милијарди јуана, 20 милијарди јуана и 30 милијарди јуана.
Унапређен је индустријски ланац војног материјала
02|легура титанијума
Карактеристике материјала: одличне перформансе, широко се користи у војсци
Титанијум (Ти) се налази у периодном систему елемената групе ИВ Б, је сребрно-бели метал, легура титанијума је заснована на титанијуму за додавање алуминијума, калаја, ванадијума, молибдена, ниобија и других елемената састављених од легура, због његова одлична физичка својства, широко се користи у ваздухопловству, бродовима, поморском инжењерству, оружју, аутомобилима, медицинској, хемијској, металургији, спорту и слободној производњи и другој високој индустријској производњи. Има репутацију "трећег метала", "ваздушног метала", "океанског метала" и тако даље.
Индустријски ланац: Ланац је дуг и сложен
Титанијума има у изобиљу на Земљи, са обиљем коре од 0,61%. У ланцу индустрије титанијума, сировине за индустријску примену су углавном илменит и рутил, полупрерађени производи титанијум сунђер и титанијум диоксид, од којих се титанијум сунђер користи за производњу титанијума, који се користи у ваздухопловству, бродском оружју и другим војним пољима; Титанијум диоксид се углавном користи у премазима, пластици и папиру и другим индустријама. Због сложености и тежине технологије топљења титанијума, само су Сједињене Државе, Русија, Јапан и Кина савладале комплетну технологију индустријске производње титанијума.
Индустријски ланац: узводне сировине
Рутил је висококвалитетна сировина за производе из серије титанијума, али су природне резерве мање. Што се тиче резерви, према УСГС-у, глобалне резерве илменита у 2021. су 700 милиона тона, а резерве рутила су 49 милиона тона. Садржај ТиО2 у концентрату рутила је генерално више од 93%-95%, са високим квалитетом и ниским садржајем нечистоћа, тако да је рутил висококвалитетна сировина за титанијум диоксид, титанијум сунђер, титан тетрахлорид и друге производе од титанијума.
Са становишта земље, дистрибуција титанијумске руде је концентрисана, иако су кинеске резерве велике, али квалитетна руда је мала. Глобални рутил је углавном концентрисан у Аустралији, Индији и Јужној Африци, од којих је Аустралија на првом месту, са 31 милион тона резерви, што чини 63%; Светски илменит је углавном концентрисан у Кини, Аустралији и Индији, од којих је Кина на првом месту, са 23 милиона тона резерви, што чини 33%. Иако су кинески ресурси титанијума богати резервама, али углавном илменитом, садржај ТиО2 је низак, а садржај нечистоћа калцијума и магнезијума је висок, тако да је тешко одабрати и топити.
Индустријски ланац: Неравнотежа структуре понуде и потражње средњег тока сунђера од титанијума
Основна сировина врхунског титанијума је углавном сунђер титанијум 0. Основна сировина титанијума је сунђер титанијум. Према националном јединственом стандарду имплементације сунђера титанијума, сунђер титанијум се може поделити на степен 0А, разред 0, степен 1, степен 2, степен 3, степен 4 и разред 5, који се углавном односи на хемијског састава и тврдоће по Бринелу. Сирови материјал од легуре титанијума високог квалитета је углавном сунђер титанијум 0 разреда, а сировина легуре цивилног титанијума је углавном сунђер титанијум 1.
Глобални вишак капацитета од сунђера од титанијума, кинески капацитет производње титанијума високог квалитета је недовољан. Тренутно само осам земаља - САД, Русија, Кина, Јапан, Украјина, Казахстан, Саудијска Арабија и Индија - имају производне капацитете титанијумског сунђера. Према УСГС-у, глобални капацитет производње титанијумског сунђера у 2021 је 350,000 тона, али стопа искоришћености капацитета је само 60,0%, од чега је капацитет Кине око 177,{{9 }} тона, а степен искоришћености капацитета је 67,8%. Укупна понуда сунђерастог титанијума на тржишту у Кини је довољна, али је јаз висококвалитетног сунђерастог титанијума мале величине честица велики.
Тренутно, кинески раст производње висококвалитетног сунђера титанијума не може да задовољи експлозивни раст низводне потражње, а јаз између понуде и потражње се повећава из године у годину, углавном кроз увоз из Украјине и Казахстана.
Индустријски ланац: Низводни капацитет производње врхунског титанијума је недовољан (потешкоће при топљењу и ливењу)
Порозни титанијумски сунђер треба да се фузионише у густе титанијумске инготе који ће се користити у производњи титанијума, титан има високу хемијску активност, а топљење и ливење се морају вршити у вакууму или инертној атмосфери. Тренутно у свету постоје два главна процеса топљења и ливења: топљење у вакууму потрошног лука (ВАР) и топљење у пећи са хладним ложиштем (ЦХМ).
Тренутно се у Кини највише користи ВАР метода (Вестерн Суперцондуцтор усваја ову технологију), предности су зрео процес, брза брзина топљења, недостаци су лака сегрегација, лоша униформност састава и лако се произведу недостаци, тако да је висок квалитет захтеви ингота легуре титанијума, углавном кроз троструко ВАР топљење да би се смањили дефекти. ЦХМ метода може боље да реши проблеме инклузија ниске и велике густине и униформности састава. Последњих година, нека предузећа за производњу титанијума у Кини су увела пећи за топљење и ливење на хладном огњишту електронским снопом и пећи за топљење и ливење у плазми на хладном огњишту из Сједињених Држава и Немачке. ЦХМ метода се такође брзо развија.
Индустријски ланац: Низводни капацитет производње врхунског титанијума је недовољан (тешко за обраду)
Технологија обраде легуре титанијума је тешка. Топлотна проводљивост и специфична топлота легуре титанијума су мале, топлота настала током обраде се тешко ослобађа кроз радни предмет, локална температура брзо расте, на високим температурама, с једне стране, што доводи до оштрог хабања алата, на с друге стране, то ће уништити површински интегритет делова, што ће резултирати геометријском тачношћу делова и појавом радног очвршћавања. Због тога је прерада легуре титанијума веома тешка, а само шест земаља у свету, САД, Русија, Јапан, Кина, Украјина и Казахстан, савладало је комплетан процес обраде и производње титанијума. Снабдевање висококвалитетним титанијумским материјалима концентрисано је у страним земљама, а кинеска производња је велика, али углавном на средњем и ниском нивоу. Врхунски добављачи титанијума углавном су концентрисани у Русији, Сједињеним Државама и Јапану.
Ваздухопловство: Измерите напредни ниво авиона
Због своје мале густине, високе специфичне чврстоће, добре отпорности на корозију и ниске топлотне проводљивости, легура титанијума се широко користи у конструкцијским деловима и моторима авиона.
Тренутно, највећа брзина нове генерације авиона је више од 3 пута већа од брзине звука, проузроковаће трење авиона и ваздуха и производити много топлоте, углавном испод брзине звука 2 пута када тело може да користи алуминијум легура, када брзина лета достигне више од 2 пута, мора користити отпорност на високу температуру и боље перформансе легуре титанијума, када брзина лета прелази 3 пута брзину звука, труп ће користити више легуре титанијума.
Свемир: велики пројекти и залихе ракета
Уместо традиционалних челичних материјала, материјал од легуре титанијума може у великој мери смањити структурну тежину ваздухопловних авиона и побољшати отпорност на корозиона оштећења структуре ваздухопловних авиона, што је од великог значаја за повећање домета лета ваздухопловних авиона, смањење потрошње горива, продужење радног века и побољшати поузданост услуге.
Поље ратног брода: природно пристајање
Због своје високе специфичне чврстоће и одличне отпорности на корозију у морској води и атмосфери океана, легура титанијума се такође широко користи у области бродова. Углавном се користи у телу чамца под притиском, структурним деловима, лопти система узгона, телу пумпе за воду, прибору за цевовод и палубу, пропелеру глисера, погонском вратилу, хидроглисеру, бич антени и тако даље. Тренутно је примена легуре титанијума у бродовима углавном концентрисана у неким кључним деловима, али са континуираном зрелошћу индустрије легура титанијума и смањењем трошкова, удео примене легура титанијума у будућим бродовима ће наставити да расте.
Величина тржишта: Простор за раст врхунских материјала од титанијума је велики, очекује се да ће величина тржишта достићи 10 милијарди
У кинеској потрошњи доминира хемијска индустрија, а простор за врхунске титанијумске материјале је широк. Потрошња титанијума у Кини у 2021. години износила је 127,000 тона, што је повећање од 35,7%, а количина титанијума је брзо расла.
У поређењу са структуром потражње за титанијумским материјалима, Кина је углавном у хемијској индустрији, а највећа потражња за титанијумским материјалима у свету је ваздухопловство, што одражава ниску употребу врхунских титанијумских материјала у Кини, и инкрементални простор за висококвалитетни титанијумски материјали, као што је ваздухопловство, и даље су широки у будућности.
Процењује се да ће укупна потражња за легуром титанијума за кинеске војне авионе у 2022-2026 бити 27.234 тоне, са просечним годишњим просеком од 5.447 тона. Укупна потражња за легурама титанијума за цивилне авионе је 197.097 тона, са годишњим просеком од 39.419 тона. Према прорачуну од 350,000 врхунских титанијумских материјала/тони, годишња величина тржишта војних авиона и мотора је око 2 милијарде, а годишња величина тржишта војних авиона и мотора је око 10 милијарди.
Конкуренција: „робне куће“ и „специјалне продавнице“
Војне врхунске легуре титанијума се не такмиче директно са страним земљама, али још увек постоји одређени јаз: као што су екструдирани профили од легура титанијума, отковци, велике широке и дебеле плоче од легуре титанијума, велики одливци од легура титанијума, шипке и жице од легура титанијума за причвршћиваче за ваздухопловство, итд., хитно треба побољшати квалитет производа у кинеској титанијумској индустрији како би се у потпуности задовољиле потребе развоја националне одбрамбене војне индустрије за титанијумске легуре.
Са садашње тачке гледишта, због постојања историјског статуса, Баоти је најдуже, највеће и најкомплетније предузеће за производњу легура титанијума, које се може посматрати као "робна кућа" легуре титанијума. Два стварна контролора Вестерн Материалс и Вестерн Суперцондуцтор су Северозападни институт за истраживање обојених метала, тако да постоје ограничења за конкуренцију у индустрији, што резултира да су западни материјали углавном плоче и цеви од легуре титанијума, а Вестерн Суперцондуцтор је углавном жица од легуре титанијума. Њих двојица имају јаку конкурентност у својим областима, које се могу посматрати као „специјална продавница“ одређене класе легуре титанијума.
03|Суперлегура
Карактеристике материјала: И даље има добре карактеристике на високој температури
Суперлегура је врста напредних структурних материјала са никлом, гвожђем и кобалтом као матрицом, која може издржати одређени стрес дуго времена на високој температури изнад 600 степени, и има одличну отпорност на оксидацију и отпорност на корозију. У поређењу са обичним металима, суперлегуре имају одличне перформансе у сложеним радним окружењима: ① чврстоћа на високим температурама; ② Отпорност на оксидацију; ③ отпорност на термичку корозију; ④ отпорност на замор; ⑤ жилавост лома; ⑥ Стабилна унутрашња организација, поуздана употреба. Иако су перформансе одличне, припрема суперлегуре је тешка, а Европа и САД је називају и супер легуром.
Индустријски ланац: формиран је у основи комплетан индустријски ланац
Тренутно у Кини постоји више од десет предузећа и истраживачких института који се баве истраживањем и развојем и припремом суперлегура, а формиран је релативно комплетан систем производње суперлегура. Индустријски ланац суперлегура састоји се од добављача сировина и опреме узводно, произвођача суперлегура материјала и производа средњег тока и терминала за примену.
Ваздухопловство: највећа област примене
Тренутно се суперлегуре углавном користе у области мотора, укључујући авионске моторе, ваздухопловне ракетне моторе и разне индустријске гаснотурбинске моторе. Према Роскилл статистици, у низводним применама суперлегура, по вредности, ваздухопловство чини 55%, а затим поље снаге, које чини 20%.
Суперлегура је важан материјал авио мотора, који је гаранција перформанси многих основних компоненти. Према развоју структуре материјала аеро мотора, у новом аеромотору, количина суперлегуре чини више од 40% до 60% укупне тежине мотора, који се углавном користи у комори за сагоревање, лопатици турбине ( познат и као водилица), радна лопатица турбине, турбински диск и друге компоненте врућег краја, поред кућишта, прстена, репне млазнице и других компоненти.
Бродови и ратни бродови: концентрисани у електрани бродова
Примена суперлегура у бродовима и ратним бродовима такође је углавном концентрисана у структурним деловима електране и великом броју високотемпературних вијака који се користе у електрани. Опрема за погон бродова у свету је подељена на главни погон (углавном велики дизел мотори или нуклеарни реактори) и помоћни погон (углавном гасне турбине), а обе захтевају употребу великог броја високотемпературних легура.
Дизел мотор има предности високе термичке ефикасности и широког распона снаге, што чини велики удео у бродској електрани. Суперлегура се углавном користи у млазници коморе за предсагоревање великог дизел мотора, еластичним деловима и причвршћивачима отпорним на корозију на високим температурама, легури ваздушног вентила и седишта за гас, турбини компресора, компресору и издувном систему. Делови који треба да користе суперлегуре у гасним турбинама укључују ваздушне компресоре, коморе за сагоревање, системе радних кола и редукторе. Температура гаса који се распршује на радно коло је чак 1300 степени Ц, тако да систем радног кола треба да изабере материјале од суперлегуре.
Величина тржишта: годишња величина тржишта је већа од 10 милијарди
Капацитет домаће производње суперлегура је ограничен, а већ дуже време постоји велики јаз између понуде и потражње. Према статистикама, у 2019. кинеско тржиште злата суперлегура достигло је 16,98 милијарди јуана, са производњом од око 27.600 тона, али је укупна тржишна потражња за суперлегурама била око 48.200 тона, а јаз између понуде и потражње достигао је 20.600 тона. Очекује се да ће годишња потражња за суперлегуром у Кини у будућности бити око 58.200 тона, а тржишни простор је широк.
Образац конкуренције: карактеристике глобалне олигархије
Због високих техничких потешкоћа, дугог времена акумулације процеса, дугог циклуса верификације производа, великих почетних инвестиција и других фактора прага, само не више од 50 предузећа у свету има могућност да производи ваздухопловне суперлегура, углавном концентрисаних у Сједињеним Државама, Британији, Француска, Немачка и друге земље, а индустрија показује олигархијске карактеристике.
04|легура алуминијума
Ниска цена, висок модул: најшире коришћени конструктивни материјали
Алуминијум је најзаступљенији метални елемент у земљиној кори, а он је обојени метал, други након челика у смислу производње и потрошње, са густином од само 2,7 г/цм, око 1/3 челика. Пошто је чисти алуминијум мекши и има малу чврстоћу, боље легуре алуминијума се праве додавањем мале количине елемената (као што су магнезијум, бакар, цинк, силицијум, литијум, итд.) алуминијуму.
Пошто алуминијумска легура има одличне механичке особине и отпорност на корозију, то је најраспрострањенија класа конструктивних материјала од обојених метала у индустрији и широко се користи у грађевинарству, ваздухопловству, аутомобилској индустрији, производњи машина, бродоградњи и хемијској индустрији. Легуре алуминијума које се користе у војној индустрији су углавном легуре алуминијум-литијум, серије 2КСКСКС (А1-Цу-Мг) и легуре алуминијума серије 7КСКСКС.
Индустријски ланац: до врхунског развоја алуминијума
Узводно од ланца индустрије алуминијума је индустрија рударства и топљења метала, која се углавном састоји од три карике: рударства боксита, прераде глинице и електролитичке производње алуминијума. После обраде електролитичког алуминијума (углавном ливење и ваљање), добијају се одливци од легура алуминијума, алуминијумска трака и алуминијумски профили. Низводна предузећа индустријског ланца кроз куповину материјала за прераду алуминијума имају широку примену у грађевинарству, аутомобилима, ваздухопловству, бродовима, амбалажи и другим областима.
Образац конкуренције: ниска хомогенизација, висока зависност од увоза
Ниво опремљености домаћих предузећа за прераду алуминијума показује феномен диференцијације на два нивоа, а постоји озбиљан вишак капацитета јефтиних производа, али алуминијум високе класе и даље треба да се ослања на увоз. Тренутно, статус кво домаће индустрије прераде алуминијума је да је број предузећа велики, више од 1.500, али је величина неуједначена, производни капацитет достиже више од 200,000 тона од око 25, глинице , примарна производња алуминијума у Кини је више од половине удела.
Широм света, главни произвођачи алуминијума за цивилно ваздухопловство су Америчка алуминијумска компанија (Алцоа), Алерис Алуминиум Цомпани (Алерис), Каисер Алуминиум анд Цхемицал Цомпани (Каисер) и Канадска алуминијумска група (Алцан). Технолошки јаз између ових предузећа у Кини и иностранству је и даље велики, посебно у истраживању и развоју легура и основним теоријским истраживањима.
