不锈钢及特种合金联盟2024年11月23日17:52北京

国大飞机行业C919即将进入量产时代，根据维基百科，目前C919累计订单达1761架，其中确认订单808架，占总数45.9%。

“一代飞机，一代材料”。从航空历史的发展可见，从第四代飞机开始，以轻质铝合金为主导，辅以钛合金和复合材料，第五代飞机则以复合材料为主导，辅以铝合金和钛合金材料。波音787和空客A350使用复合材料比例均超50%。飞机上使用的复合材料主要是碳纤维增强树脂基复合材料，碳纤维比铝要轻，比钢要硬，采用复合材料可以明显减轻飞机的结构质量，提高飞机的综合性能。目前，国产大飞机主要有三款，ARJ21和C919已经实现航线商业运营，C929宽体客机正在研发。ARJ21飞机复材占比仅为2%，C919飞机复材占比达到12%，预计C929飞机的复材占比将达到51%。

C919以铝合金为主导，C929将以复合材料为主导。C919在中央翼、机翼、机身等主承力部段上使用了经ARJ21飞机成功验证的铝合金等成熟材料，在尾翼、后机身和襟缝翼上使用了复合材料，特别是在尾翼盒段和后机身前段上使用了国外先进的第三代中模高强碳纤维复合材料，在机身蒙皮和长桁结构中使用了第三代铝锂合金，可使飞机铝合金零部件质量减轻14%-30%，减重可使得每年飞机飞行费用减少2.2%以上。

C919机身材料目前仍依赖进口，部分实现国产化。目前C919机身材料主要系进口，供应商包括美铝、美国奥克宁科公司、维斯伯-蒂锐、东丽等。国产材料供应商方面，1）铝合金：中国铝业投资近20亿建设了C919大客机等项目配套的铝合金厚板生产线，用于批量生产机翼、尾翼和壁板，目前西南铝业已实现向C919客机批量供应铝合金锻件。此外，南山铝业也是国产大飞机C919项目的航空板主要供应商之一；2）钛合金：宝钛是C919大飞机项目的钛合金材料供应商之一，产品通过了波音、空客、罗罗等多家航司质量体系和产品认证的企业；为满足C919大飞机用钛材需要，西部超导定增募资10亿元，用于航空用特种钛合金扩能技改项目等；3）复合材料：中复神鹰、长盛科技相关产品已通过商飞PCD预批准；中航高科已完成C919、C929项目材料方面的研发，正在验证过程中；光威复材碳纤维等产品也应用于C919。

金属材料：性能不断提升

铝合金：铝锂合金首次应用于民机机身，主要受益于国产替代提升

C919机体使用量最大的是高性能铝合金材料，约占总重量的70%。C919客机大规模采用了第三代铝锂合金，在同等承载的条件下，比常规铝合金轻5%以上，因此实现了比波音737、空客A320等同座级机型减重5%-10%的目标。截止目前，铝合金仍然是使用量最多的航空材料，但随着复合材料应用推广，逐渐成为波音及空客新机型使用量最大的材料。国际上，以波音和空客为代表的大型航空公司每年都要消费大量的铝合金厚板，例如，A340飞机结构件76.5%是铝合金材料，主要是铝合金厚板，其中航空铝材主要以2XXX和7XXX系列为主。

C919上使用的铝锂合金为首次运用于民机行业。C919前机身蒙皮、机头蒙皮、中机身蒙皮、中后机身蒙皮是用铝-锂合金厚板制造，前机身长桁、机头长桁、中机身长桁与地板梁、支柱、座椅导轨与中后机身的长桁是用铝-锂合金挤压材等制造的。C919用的常用铝-锂合金有3种，分别为2196、2198、2099。C919使用铝锂合金均来自美国铝业，我国主要由中南大学、西南铝业等率先研制。未来二十年我国民用飞机铝锂合金需求总量约为34万吨。根据航空工业发布的《中国商飞公司2023-2042年民用飞机市场预测年报》，2023-2042年我国民航客机机队规模和需求为：宽体干线飞机1822架，窄体干线飞机6451架，支线飞机898架，共计9171架，考虑飞机结构重量占比为0.5，根据《先进铝锂合金的发展及应用》数据显示，假设未来双通道客机、单通道客机以及支线客机飞机机体结构铝锂合金平均为9%。基于此，最终折算出未来二十年民用飞机铝锂合金需求总量为34万吨。

钛合金：机体结构重要原材料，受益于国产替代及机身占比提升

钛合金因其优异性能成为飞机机体结构和发动机的重要原材料，钛合金用量占机体结构重量比为20%～25%。钛合金具备密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低等特点让其广泛的应用于飞机结构件（如蒙皮、管材零件、紧固件、各种钣金件和承力构件等）和发动机（如压气盘、静叶片、动叶片、机壳、燃烧室外壳、排气机构外壳、中心体、喷气管、压气机叶片、轮盘和机匣等零件）等部位。作为飞机机体结构和飞机发动机的主要结构材料之一，钛合金的应用水平是衡量飞机选材先进程度的重要标志之一，是影响飞机战术性能的一个重要方面。

由于高端钛合金行业具有较高的资质和技术壁垒，国内高端钛合金生产商较少，宝钛股份、西部超导和西部材料市场占比较高。从产品形态来看，公司产品集中在板材、管材，西部超导、西安赛特与金天钛业集中在棒材、丝材，宝钛股份在板材、管材、棒材与丝材领域均有布局；从下游应用来看，公司产品应用于航空、航天、航海、兵器、能源、化工、冶金、医疗、体育、建筑等领域，宝钛股份是中国最大的钛及钛合金生产、科研基地，主导产品钛材年产量位居世界同类企业前列，钛材产品种类齐全，应用领域广泛，金天钛业与西部超导主要专注于航空航天、舰船及兵器等领域，西安赛特专注于航空与生物医用。其中，根据公司公告，西部超导生产的钛合金棒材应用于C919的大型承力结构件的研制；金天钛业已有两款产品应用于国家重要飞机新型号，并与中国商飞签署战略合作协议，现有市场份额不断扩大。国外钛合金生产企业主要有美国阿勒格尼技术公司（ATI）、美国钛金属公司（TIMET）、俄罗斯阿维斯玛镁钛联合企业（VSMPO-AVISMA）、日本东邦钛公司和住友公司尼崎分公司。

未来二十年民用飞机钛材需求总量为91.7万吨，其中发动机用钛材17.51万吨，机体结构用钛材74.15万吨。根据《中国商飞公司2023-2042年民用飞机市场预测年报》2023-2042年我国民航客机机队规模和需求为：宽体干线飞机1822架，窄体干线飞机6451架，支线飞机898架，共计9171架，考虑飞机结构重量占比为0.5，根据前瞻数据显示，双通道客机、单通道客机以及支线客机飞机机体结构钛含量平均为15%、10%、5%，民用客机发动机使用寿命长十年内不考虑换发。基于此，最终折算出未来二十年民用飞机钛材需求总量为91.7万吨，其中发动机用钛材17.51万吨，机体结构用钛材74.15万吨。

（转自：佛山市金属材料行业协会）