欧美商业航空用钛市场现状

姚文静

(宝钛集团有限公司   陕西   宝鸡  721014

摘要:本文对2014年欧美主要商业航空市场及商业航空用钛市场出现的新变化、新发展及面临的新挑战进行回顾和总结。尽管存在挑战和困难,但随着市场能源结构的改善、新技术的发展、航空巨头与原始设备制造商之间的各自调整及相互协作,未来航空公司的盈利将进一步得到提升,航空用钛有更广阔的应用前景。

关键字:欧美;商业航空;钛市场 

 

The 2014 Euro & U.S. commercial aerospace titanium markets

YAO Wen-jing

(Baoti Group Ltd., Baoji, Shaanxi, 721014)

Abstract: the article made a brief review on new changes and progress commercial airlines and commercial aerospace titanium markets made as well as challenges they faced in Europe and United States in 2014. Though challenges and difficulties exist, upgrading in energy structure and new technologies, better coordination and cooperation within and among airlines and OEMs will benefit and promote the development of commercial airlines and titanium industry.   

Key words: Europe and U.S.; commercial aerospace titanium market

 

2014年欧美主要商业航空市场

飞机订单及交付量稳定增长

2014年欧美主要航空公司多数机型订单量和交付量呈现数量增长态势。表1、表2分别为美国波音公司和法国空中客车公司近期飞机交付统计[1,2]

1:波音公司近期飞机交付统计(单位 架)

机型

前三季度

2014年

2013年

737

359

330

747

12(2)

16

767

3

17

777

75

73

787

79

40(1)

合计

528

476

注:括号中为按照经营性租赁的交付量

 

 

2:空中客车公司近期飞机订单及交付总水平

(时间截至20141031  单位 架)

 

A330/A310

单通道飞机

A330/A340/A350

A380

合计

总订单

816

10994

2481

318

14609

总交付

816

6285

1504

144

8749

运营中飞机数量

392

6053

1454

144

8043

 

美国东南部航空业大发展

    美国东南部是美国人口最稠密的地区,在过去数十年来,美国东南部的经济取得了巨大的发展。

南卡罗来纳州

近年来,美国东南部的航空航天业发展迅猛。该地区最主要的企业是波音公司位于南卡罗来纳州的北查尔斯顿厂,该厂是波音787梦幻号飞机的总装地,后被选为新版本787-10的总装地。3

201410月,美国精密铸件公司(PCC)的子公司Wyman-Gordon计划在南卡罗来纳州建新厂加工钛及高温合金锻件,进行热处理及机加等后锻造加工作业。预计新厂将于2015年底投产。

阿拉巴马州

波音最大的竞争对手法国空客公司(Airbus)将于明年在阿拉巴马州开启北美第一条总装线,组装A320机型。

乔治亚州

锻件方面,2011Rirth Rixson开启了其在乔治亚州新建的20万平方英尺的闭模锻造厂。

佛罗里达州

201011月,Dynamet500万美元扩建其位于佛罗里达州的线材和棒材厂,竣工日期为2013年第二季度。

2014年下半年油价下跌为航空市场带来利润增长

    燃油成本占航空公司总成本的30%。自20147月以来,布伦特原油价格持续走低,尤其是在11月中旬跌至80美元/桶以下,为2006年以来首次进入70美元警示区4。预计国际油价走弱将持续进入2015年。油价下跌使许多航空公司2014年利润增长。航空公司收益增长既促进其自身的发展,也带动了相关钛产业的发展。

2014年商业航空用钛市场

    2013年底到2014年初,钛市场由不确定到前景看好,这与航空市场发力有关。钛行业市场在经历了三年的衰退,目前正触底反弹。以下是2014年钛产业领域出现的新发展、新变化及新挑战。

航空公司同主要钛生产商及相关科研机构的新合作

1.1 波音与RTI

20146月,美国RTI国际金属公司(RTI)再次同波音公司扩大合作,为波音787梦幻号中部机身座椅轨道的最终安装制造、加工及组装其它钛零部件。自此,RTI为梦幻号生产的钛座椅轨道涉及前、中及后部机身。2013年,RTI生产78787梦幻号座椅轨道,2014年生产约120套,每年所需钛材100~150万磅。RTI预计可从每架787项目中获利100~150万美元。

1.2 波音与Héroux-Devtek

20148月,全球第三大起落架生产商Héroux-Devtek获得波音787梦幻号钛扭矩管长期供货合同。Héroux-Devtek早前曾为波音777737系列机型生产过钛扭矩管,然后发货给分包商,但这次是直接发货给波音公司。

1.3 波音与UTC

20148月,美国联合技术公司(UTC)旗下超过6家生产厂和供应商为波音公司最新的梦幻号787-10生产发动机舱,预计总装时间为2017年。UTC旗下航空航天系统公司还将为787项目生产20多个专利产品及系统。

1.4 波音与杜科蒙

20144月,美国杜科蒙公司(Ducommun)获得波音737MAX订单,作为其唯一钛材供应商。新合约有效期为10年。

201410月,杜科蒙公司(Ducommun)同波音签订新合同,继续扩大同波音的合作,为737MAX提供地面阻流片和飞行扰流片。

1.5 波音与JAI

20146月,美国波音公司同日本飞机工业集团(JAI)日本航空器发展公司(JADC)签订谅解备忘录。JAI将为波音777X制造近21%的主要结构零部件。

1.6 空客公司与中国西北工业大学

20143月,法国空客公司同中国西北工业大学签署合作协议,进一步探索钛材的增材制造技术,产品将用于未来飞机零部件。西北工业大学将采用固态成型技术,按照空客公司的标准生产钛合金零部件的测试样本,样本由空客公司进行检测和评估。

1.7 CFM InternationalRTI

20149月,美国RTI国际金属公司(RTI)获得长期供货合同,将为CFM国际(CFM International)的Leap发动机供应钛铝合金。CFM是美国通用电气(GE)和法国斯奈克马(Snecma)的合资公司。预计此合同总值超过1亿美元。

1.8 CFM InternationalAMG

20147月,荷兰高级冶金集团公司(AMG)成为CFM国际(CFM International)钛铝合金供应商,其产品应用于CFM国际的leap发动机。预计合同涉及金额超过5000万美元。

1.9 赛峰集团与日本航空锻件公司

2014年初,日本航空锻件公司为法国赛峰集团旗下的欧洲起落架生产商messier bugatti dowty供应钛锻件,产品用于制造空客A350XWB飞机的主起落架。

1.10 赛峰集团与神户制钢

20143月,日本神户制钢(Kobe Steel)将为法国赛峰集团的Messier Bugatti Dowty部门提供主起落架用钛锻件,产品用于空客A350XWB

1.11 赛峰集团与ATI

201410月,美国阿勒格尼技术有限公司(ATI)同法国赛峰集团的子公司斯奈克马(Snecma)签订合同,为Snecma供应钛精密铸件,用于单通道商业飞机的发动机,包括由CFM国际(CFM International)生产的Leap发动机。 

1.12 卡朋特与罗-

201410月,美国卡朋特技术公司(Carpenter Technology)同英国罗-罗公司(Rolls-Royce)签订了为其5年的合同,为其提供优质镍基高温合金,用于发动机轮盘零部件的制造。

1.13 成飞&中航工业与Samuel

20147月,加拿大Samuel, Son & Co.公司正式在中国成都开建一家占地面积为2.2万平方英尺的工厂。该厂将为成都飞机工业有限公司(以下简称成飞)和中国航空工业集团(以下简称中航工业)的供应链服务。

钛生产商在航空供应链的合并

    商业飞机未交付订单激增促使航空供应链需要进行垂直整合。早在2012年以前,美国钛行业的合并浪潮便已开始。由于企业的合并联合,供应链将更加关注原始设备制造商(OEM)的需求。原始设备制造商,如波音公司和空客公司可依赖整合的供应链直接满足需求而不需要一层层的同不同分包商沟通。下游客户正尽力简化其供应链并需要更多的近净成形和成品零部件。这意味着处于第四层的供应商正在利用整合解决这一需求。

2.1 PCC

美国精密铸件公司(PCC)是钛及镍基合金生产商及精密铸件、锻件、紧固件和航空结构件的供应商和制造商,已成为航空供应链中最活跃的收购商之一     

20141月,PCC收购残废料回收公司SOS MetalsSOS Metals位于加利福尼亚州,是钛、高温合金及有色金属的回收商,在美国及其它地区都有工厂。收购完成后可推进PCC航空供应链的合并,将钛及其它特种合金的残废料回流至其生产中。

    20143月,PCC从马文集团(Marvin Group)手中以6.25亿美元收购专门从事铝、钛加工的航天动力国际公司(ADI),进一步扩展航空供应链,也反映出PCC欲将钛原材料留在其内部使用。

    20145月,PCC投资三千万美元整合下游加工制造业务。PCC对其特种金属公司(SMC)进行资本投资,使SMC能够配合海绵钛生产商TIMET的产能。此次整合不仅可把TIMET目前外包的业务收回公司,还将拓宽TIMETSMC产品的新市场。 

2.2 ATI

    20142月,阿勒格尼技术有限公司(ATI)收购合金零部件制造商Dynamic FlowformDynamic Flowform位于美国马萨诸塞州,采用净成形或近净成形技术生产薄壁零部件,涉及的合金包括镍基合金和高温合金、钛及钛合金、锆合金、特种及不锈钢。Dynamic Flowform为航空航天及国防市场制造机身及发动机零部件。

20146月,为增加其特种材料零部件成品的产量,ATI收购特种钢及合金加工厂Hanard MachineHanard Machine位于美国俄勒冈州萨勒姆市,专门从事零部件的精密加工,可加工的材料包括钛合金、镍基合金和高温合金、铝、特种钢及其它黑色金属及有色金属,主要市场涉及航空航天及国防工业、石油天然气及化学加工业。

2.3 Reliance Steel& Aluminum

    为了进入航空航天领域,20148月美国Reliance Steel& Aluminum收购了Aluminum Services UKAluminum Services UK在航空航天及国防市场拥有原材料服务供应商,还供应多种航空航天用金属材料,包括铝、钢、钛、镍合金及铝铜的原尺寸或任意尺寸产品。

2.4 Héroux-Devtek

    20142月,位于加拿大魁北克的Héroux-Devtek公司通过收购英国BBA宇航(BBA  Aviation Plc.)旗下的两家公司,进军全球飞机起落架市场。

2.5 Selmet

    Selmet公司位于美国俄勒冈州,加工钛铸件,产品用于航空航天市场。2012年,Selmet成为美国联合技术(UTC)的供应商。20148月,为满足其原始设备制造商对近净成形零部件需求的增长,Selmet公司收购Onamac IndustriesOnamac位于美国华盛顿州马科尔蒂奥,制造加工零部件及组件,产品用于航空航天及国防市场。 

2.6 Alcoa

    20147月,美国铝业公司(Alcoa)以28.5亿美元收购飞机发动机用锻件生产商Firth Rixon

新技术

3.1 增材制造

随着制造业全球化及市场的激烈竞争,产品的快速研发已成为竞争的重要手段之一5。为满足制造业客户日益变化的需求,制造技术必须具有高柔性,能够以小批量甚至单件生产迎合市场。20世纪90年代以来,随着激光技术、计算机技术、CAD/ CAM 技术以及机械工程技术的发展,金属零件增材制造技术迅速成为最有发展前途的先进制造技术之一,其优势在于三维结构的快速和自由制造,被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造62014年,美国多家钛企业新增了这一先进技术。 

3.1.1 美国RTI国际金属公司(RTI   

    20141月,为补充增材制造技术,美国RTI国际金属公司以2300万美元现金收购Directed Manufacturing Inc. (DMI)DMI位于美国德克萨斯州,专门从事3D打印技术,其产品包括飞机机翼、电池接线片、导流叶片、注射喷嘴、紧固件等。客户主要是航空产业内的主要承包商和供应商。

增材制造通常涉及金属粉末。DMI将用粉末金属和复合材料制造零部件。但RTI不生产粉状原材料。于是,20146RTI收购迪娜梅特技术公司(Dynamet Technology)。迪娜梅特技术公司是近净成形钛及钛合金预成型焊料及零部件供应商,产品应用于航空航天、医疗及工业市场。2012年迪娜梅特技术成为首个获得波音认证的Ti6Al4V粉末金属产品供货商。

3.1.2 意大利ProtoService Srl

20148月,意大利ProtoService Srl从瑞典Arcam AB订购了第二套增材制造系统,用来生产钛零部件。

3.1.3 洛克希德马丁空间系统公司(SSC 

20149月,美国洛克希德马丁空间系统公司(SSC)从西亚基公司(Sciaky)订购了电子束增材制造(EBAM)系统生产钛油箱等零部件。SSC是洛克希德马丁公司(Lockheed-Martin)的子公司,研发和制造卫星、航天探测器及导弹防御系统。目前,SSC已采用增材制造技术生产航天器零部件,但规格比即将采用EBAM生产的零部件小。

3.2 数字化制造及设计创新 

除了增材制造,美国政府还推出了数字化制造及设计创新。20142月,美国政府计划建立两家公私合营的研究院,其中一家致力于数字化制造及设计创新。数字化制造及设计创新研究院(DMDII)位于芝加哥,将关注应用于特殊零部件的小批量生产的新工艺。美国政府认为,DMDII目前显得十分必要,因为产品研发正迅速从传统方式——手工绘图及物理样机中脱离,向数字化设计方向发展。DMDII包括的公司机构有:北美压铸协会、设备制造公司卡特彼勒(Caterpillar)、机械制造商Deere&Co.及飞机制造商波音公司。

新产能

2014年,随着航空市场的不断扩展,美国多家金属生产商开始或继续增加航空用钛产品的产能。主要有: 

4.1 阿勒格尼技术有限公司(ATI

2014年,ATI罗利海绵钛厂已获得标准航空用海绵钛的质量认证并正在进行优质转子级海绵钛质量认证。预计将于2015年完成优质海绵钛质量认证。

4.2 美国精密铸件公司(PCC

2014年下旬PCC计划获得更多航空航天用紧固件库存。PCC称,目前需要建立紧固件的库存。未来几年,将建立新紧固件厂,所用金属包括钛、钢及镍基合金。由于钛和复合材料相对兼容,因此近几年飞机紧固件市场的增长大部分来自钛行业。

4.3 卡朋特技术公司(Carpenter Technology Corp.

2014年第三季度,卡朋特技术公司增加一条40万磅钛线材精整产能以扩大其在航空用紧固件市场所占份额。卡朋特认为,航空公司对质量高的紧固件和线材紧固件有需求。 

4.4 Tricor Metals

20148月,美国Tricor Metals新建航空用焊丝销售部。此前,Tricor Metals主要参与非航空用工业市场,生产耐腐蚀性产品,主要使用商业纯钛。新增的焊丝产品将用于涡轮发动机的生产和维修。

20149月, Tricor Metals的分部Tricor Alloys增加了钛轧材产能。Tricor Alloys最初生产焊丝,用于航空航天及能源市场。

新设计

法国Expliseat SAS始建于2011年。201441日,Expliseat SAS研制的新商业飞机座椅获得了欧洲航空安全局的认证。此外,还获得了美国联邦航空管理局的认证。新座椅可用于中短程单通道飞机。20149月获得美国国际钛协会(ITA)应用研发奖。

这种钛座椅单位重量约为8.8磅,而安装在多数商业飞机上的标准座椅重量通常为28.7磅。座椅装配地在法国图卢兹,有十项专利,是通过某近净成形技术和加工技术相结合进行制造,使用的材料是航空航天级钛材和碳素纤维复合材料。据称,与采用传统座椅相比,采用这种座椅每年可为每架飞机节约能源费用50万美元。 

新挑战

未来2~3年,商业飞机制造对钛材的需求量将达4000万磅。商业航空市场正面临前所未有的增长,未交付订单不断刷新历史新高,这为钛材供应商提供了机遇和发展,但航空航天用钛市场仍然面临若干挑战:

6.1 航空公司方面

一些分析人士担心飞机制造商过度生产。蒂尔集团咨询公司称,现在的生产基数难以置信,5年时间产量翻了一番多。航空业泡沫的危险正在增加。当生产新飞机时,成本和生产率提升,航空业可能会出现巨大泡沫。

6.2 技术方面

市场分析人士认为,增材制造可以用于研发模型,但问题是它是否适合大批量生产。此外,北海岸研究集团(Northcoast Research Holding)认为采用增材制造的产品能否获得和金属加工相同的强度和性能。采用增材制造有意义,但发展成熟仍需一段时日。

6.3 材料方面

6.3.1    新材料的出现

钛材在发动机市场已占有一席之地,但其它材料的供应商,如铝和复合材料,为了能够在发动机市场获得一定份额,也做了大量研究工作。

6.3.1.1 复合材料  

复合材料是先进的航空用材之一。由于其耐用性和重量有优势(碳纤维比铝材质量轻,比钢材结实),且具有耐腐蚀、耐化学性、维修率低,因此被许多业内人士成为“未来之材”。法国空客公司的A350XWB是第一架复合材料用量超过传统材料用量的飞机。整个飞机超过50%是由复合材料制成的。这降低了飞机疲劳性及腐蚀性检查的频率,延长了保养周期。

由于能源经济型飞机需求的增长,复合材料的需求也将随之增长,未来这一趋势不会改变。分析人士预测,到2020年,航空航天领域复合材料的需求将增加2倍。美国能源部将在北卡罗来纳州建立高级复合材料制造创新研究院。

6.3.1.2 铝锂合金

    美国铝业公司(Alcoa)称,2006年外界推测由于复合材料的使用增加,铝材在航空市场的需求将终止,铝材在航空市场的应用将逐渐被替代。但复合材料生产成本高,加之新铝材的不断研发,使铝材的应用一直得以延续。铝业公司也积极跟随市场变化作出调整并研发新的产品。

   新一代飞机需要质量更轻、更结实材料,因此铝锂合金得到了发展。铝锂合金比钛材和复合材料价格低,燃油经济性更高,维护成本更低。目前,美国铝业正研发其第三代铝锂合金。铝锂合金已广泛应用航空市场,包括A350A380787、湾流G-650及庞巴迪C系列和70008000等机型中。新一代双通道飞机,如波音747-8和空客A380,将采用新研发的铝板材、铝锂挤压件制造的地板梁和全球最大的机身壁板和机翼蒙皮。

201410月,美国铝业公司(Alcoa)以9000万美元在美国印第安纳州新建工厂,生产铝锂合金,用于航空航天市场。建成后年产能约为2万吨(4400万磅)。该厂可生产全球最大的铝锂锭,比同行业大50%。美国铝业称,按照合同2017年将交付一批价值1亿美元的铝锂产品。  

6.4 地缘政治的风险

2014年,土耳其和叙利亚、美俄欧盟之间的不确定性将有可能继续负面影响有色金属残废料的出口及其它与金属相关的行业。

2014年,波音公司同俄罗斯钛生产商的关系正受到多方关注,这一关系是指波音公司同俄罗斯钛生产商VSMPO-Avisma之间的合作发展。俄罗斯是主要的航空用钛产地,占美国和欧盟航空用钛进口量的12%。欧美进口钛材主要通过VSMPO-Avsima和波音、空客公司之间的供货合同来实现。 

近年来,受欧美经济危机持续、全球经贸活动放缓等影响,航空业的低迷之势已有时日。但2014年的到来使航空业出现了乐观预期,商业信心和消费者信心提高,全球商业周期进入上升阶段。尽管存在挑战和困难,但随着全球市场能源结构的改善、新技术的发展、航空巨头与原始设备制造商之间的各自调整及相互协作,未来欧美地区航空公司的盈利将进一步得到提升,航空用钛将有更广阔的应用前景。

 

参考文献

[1] 中国民航网.2014.2.19.

www.caacnews.com.2014.2.19.

[2] 环球网.2014.2.10.

www.huanqiu.com.2014.2.10.

[3] 新浪航空.2014.7.11.

roll.sky.news.sina.com.2014.7.11.

[4] 徐小杰,吴康.20142015年国际油价趋势分析.中国石油报,2014.11.25

XU Xiao-jie, WU Kang. 2014~2015 international oil trend analysis. China Petroleum Daily. 2014.11.25.   

[5] 赵生才.21世纪的材料成形加工技术与科学.中国基础科学.200206.

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[6] 李怀学,巩水利,孙帆,黄柏颖.金属零件激光增材制造技术的发展及应用.航空制造技术.2012(20).

LI Huai-xue, GONG Shui-li, SUN Fan, HUANG Bo-ying. Development and application of laser additive manufacture on metal parts. Aeronautical Manufacturing Technology. 2012 (20)