歐美商業航空用鈦市場現狀

姚文靜

(寶鈦集團有限公司   陜西   寶雞  721014

摘要:本文對2014年歐美主要商業航空市場及商業航空用鈦市場出現的新變化、新發展及面臨的新挑戰進行回顧和總結。盡管存在挑戰和困難,但隨著市場能源結構的改善、新技術的發展、航空巨頭與原始設備制造商之間的各自調整及相互協作,未來航空公司的盈利將進一步得到提升,航空用鈦有更廣闊的應用前景。

關鍵字:歐美;商業航空;鈦市場 

 

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年歐美主要商業航空市場

飛機訂單及交付量穩定增長

2014年歐美主要航空公司多數機型訂單量和交付量呈現數量增長態勢。表1、表2分別為美國波音公司和法國空中客車公司近期飛機交付統計[1,2]

1:波音公司近期飛機交付統計(單位 架)

機型

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)

合計

528

476

注:括號中為按照經營性租賃的交付量

 

 

2:空中客車公司近期飛機訂單及交付總水平

(時間截至20141031  單位 架)

 

A330/A310

單通道飛機

A330/A340/A350

A380

合計

總訂單

816

10994

2481

318

14609

總交付

816

6285

1504

144

8749

運營中飛機數量

392

6053

1454

144

8043

 

美國東南部航空業大發展

    美國東南部是美國人口最稠密的地區,在過去數十年來,美國東南部的經濟取得了巨大的發展。

南卡羅來納州

近年來,美國東南部的航空航天業發展迅猛。該地區最主要的企業是波音公司位于南卡羅來納州的北查爾斯頓廠,該廠是波音787夢幻號飛機的總裝地,后被選為新版本787-10的總裝地。3

201410月,美國精密鑄件公司(PCC)的子公司Wyman-Gordon計劃在南卡羅來納州建新廠加工鈦及高溫合金鍛件,進行熱處理及機加等后鍛造加工作業。預計新廠將于2015年底投產。

阿拉巴馬州

波音最大的競爭對手法國空客公司(Airbus)將于明年在阿拉巴馬州開啟北美第一條總裝線,組裝A320機型。

喬治亞州

鍛件方面,2011Rirth Rixson開啟了其在喬治亞州新建的20萬平方英尺的閉模鍛造廠。

佛羅里達州

201011月,Dynamet500萬美元擴建其位于佛羅里達州的線材和棒材廠,竣工日期為2013年第二季度。

2014年下半年油價下跌為航空市場帶來利潤增長

    燃油成本占航空公司總成本的30%。自20147月以來,布倫特原油價格持續走低,尤其是在11月中旬跌至80美元/桶以下,為2006年以來首次進入70美元警示區4。預計國際油價走弱將持續進入2015年。油價下跌使許多航空公司2014年利潤增長。航空公司收益增長既促進其自身的發展,也帶動了相關鈦產業的發展。

2014年商業航空用鈦市場

    2013年底到2014年初,鈦市場由不確定到前景看好,這與航空市場發力有關。鈦行業市場在經歷了三年的衰退,目前正觸底反彈。以下是2014年鈦產業領域出現的新發展、新變化及新挑戰。

航空公司同主要鈦生產商及相關科研機構的新合作

1.1 波音與RTI

20146月,美國RTI國際金屬公司(RTI)再次同波音公司擴大合作,為波音787夢幻號中部機身座椅軌道的最終安裝制造、加工及組裝其它鈦零部件。自此,RTI為夢幻號生產的鈦座椅軌道涉及前、中及后部機身。2013年,RTI生產78787夢幻號座椅軌道,2014年生產約120套,每年所需鈦材100~150萬磅。RTI預計可從每架787項目中獲利100~150萬美元。

1.2 波音與Héroux-Devtek

20148月,全球第三大起落架生產商Héroux-Devtek獲得波音787夢幻號鈦扭矩管長期供貨合同。Héroux-Devtek早前曾為波音777737系列機型生產過鈦扭矩管,然后發貨給分包商,但這次是直接發貨給波音公司。

1.3 波音與UTC

20148月,美國聯合技術公司(UTC)旗下超過6家生產廠和供應商為波音公司最新的夢幻號787-10生產發動機艙,預計總裝時間為2017年。UTC旗下航空航天系統公司還將為787項目生產20多個專利產品及系統。

1.4 波音與杜科蒙

20144月,美國杜科蒙公司(Ducommun)獲得波音737MAX訂單,作為其唯一鈦材供應商。新合約有效期為10年。

201410月,杜科蒙公司(Ducommun)同波音簽訂新合同,繼續擴大同波音的合作,為737MAX提供地面阻流片和飛行擾流片。

1.5 波音與JAI

20146月,美國波音公司同日本飛機工業集團(JAI)日本航空器發展公司(JADC)簽訂諒解備忘錄。JAI將為波音777X制造近21%的主要結構零部件。

1.6 空客公司與中國西北工業大學

20143月,法國空客公司同中國西北工業大學簽署合作協議,進一步探索鈦材的增材制造技術,產品將用于未來飛機零部件。西北工業大學將采用固態成型技術,按照空客公司的標準生產鈦合金零部件的測試樣本,樣本由空客公司進行檢測和評估。

1.7 CFM InternationalRTI

20149月,美國RTI國際金屬公司(RTI)獲得長期供貨合同,將為CFM國際(CFM International)的Leap發動機供應鈦鋁合金。CFM是美國通用電氣(GE)和法國斯奈克馬(Snecma)的合資公司。預計此合同總值超過1億美元。

1.8 CFM InternationalAMG

20147月,荷蘭高級冶金集團公司(AMG)成為CFM國際(CFM International)鈦鋁合金供應商,其產品應用于CFM國際的leap發動機。預計合同涉及金額超過5000萬美元。

1.9 賽峰集團與日本航空鍛件公司

2014年初,日本航空鍛件公司為法國賽峰集團旗下的歐洲起落架生產商messier bugatti dowty供應鈦鍛件,產品用于制造空客A350XWB飛機的主起落架。

1.10 賽峰集團與神戶制鋼

20143月,日本神戶制鋼(Kobe Steel)將為法國賽峰集團的Messier Bugatti Dowty部門提供主起落架用鈦鍛件,產品用于空客A350XWB

1.11 賽峰集團與ATI

201410月,美國阿勒格尼技術有限公司(ATI)同法國賽峰集團的子公司斯奈克馬(Snecma)簽訂合同,為Snecma供應鈦精密鑄件,用于單通道商業飛機的發動機,包括由CFM國際(CFM International)生產的Leap發動機。 

1.12 卡朋特與羅-

201410月,美國卡朋特技術公司(Carpenter Technology)同英國羅-羅公司(Rolls-Royce)簽訂了為其5年的合同,為其提供優質鎳基高溫合金,用于發動機輪盤零部件的制造。

1.13 成飛&中航工業與Samuel

20147月,加拿大Samuel, Son & Co.公司正式在中國成都開建一家占地面積為2.2萬平方英尺的工廠。該廠將為成都飛機工業有限公司(以下簡稱成飛)和中國航空工業集團(以下簡稱中航工業)的供應鏈服務。

鈦生產商在航空供應鏈的合并

    商業飛機未交付訂單激增促使航空供應鏈需要進行垂直整合。早在2012年以前,美國鈦行業的合并浪潮便已開始。由于企業的合并聯合,供應鏈將更加關注原始設備制造商(OEM)的需求。原始設備制造商,如波音公司和空客公司可依賴整合的供應鏈直接滿足需求而不需要一層層的同不同分包商溝通。下游客戶正盡力簡化其供應鏈并需要更多的近凈成形和成品零部件。這意味著處于第四層的供應商正在利用整合解決這一需求。

2.1 PCC

美國精密鑄件公司(PCC)是鈦及鎳基合金生產商及精密鑄件、鍛件、緊固件和航空結構件的供應商和制造商,已成為航空供應鏈中最活躍的收購商之一     

20141月,PCC收購殘廢料回收公司SOS MetalsSOS Metals位于加利福尼亞州,是鈦、高溫合金及有色金屬的回收商,在美國及其它地區都有工廠。收購完成后可推進PCC航空供應鏈的合并,將鈦及其它特種合金的殘廢料回流至其生產中。

    20143月,PCC從馬文集團(Marvin Group)手中以6.25億美元收購專門從事鋁、鈦加工的航天動力國際公司(ADI),進一步擴展航空供應鏈,也反映出PCC欲將鈦原材料留在其內部使用。

    20145月,PCC投資三千萬美元整合下游加工制造業務。PCC對其特種金屬公司(SMC)進行資本投資,使SMC能夠配合海綿鈦生產商TIMET的產能。此次整合不僅可把TIMET目前外包的業務收回公司,還將拓寬TIMETSMC產品的新市場。 

2.2 ATI

    20142月,阿勒格尼技術有限公司(ATI)收購合金零部件制造商Dynamic FlowformDynamic Flowform位于美國馬薩諸塞州,采用凈成形或近凈成形技術生產薄壁零部件,涉及的合金包括鎳基合金和高溫合金、鈦及鈦合金、鋯合金、特種及不銹鋼。Dynamic Flowform為航空航天及國防市場制造機身及發動機零部件。

20146月,為增加其特種材料零部件成品的產量,ATI收購特種鋼及合金加工廠Hanard MachineHanard Machine位于美國俄勒岡州薩勒姆市,專門從事零部件的精密加工,可加工的材料包括鈦合金、鎳基合金和高溫合金、鋁、特種鋼及其它黑色金屬及有色金屬,主要市場涉及航空航天及國防工業、石油天然氣及化學加工業。

2.3 Reliance Steel& Aluminum

    為了進入航空航天領域,20148月美國Reliance Steel& Aluminum收購了Aluminum Services UKAluminum Services UK在航空航天及國防市場擁有原材料服務供應商,還供應多種航空航天用金屬材料,包括鋁、鋼、鈦、鎳合金及鋁銅的原尺寸或任意尺寸產品。

2.4 Héroux-Devtek

    20142月,位于加拿大魁北克的Héroux-Devtek公司通過收購英國BBA宇航(BBA  Aviation Plc.)旗下的兩家公司,進軍全球飛機起落架市場。

2.5 Selmet

    Selmet公司位于美國俄勒岡州,加工鈦鑄件,產品用于航空航天市場。2012年,Selmet成為美國聯合技術(UTC)的供應商。20148月,為滿足其原始設備制造商對近凈成形零部件需求的增長,Selmet公司收購Onamac IndustriesOnamac位于美國華盛頓州馬科爾蒂奧,制造加工零部件及組件,產品用于航空航天及國防市場。 

2.6 Alcoa

    20147月,美國鋁業公司(Alcoa)以28.5億美元收購飛機發動機用鍛件生產商Firth Rixon

新技術

3.1 增材制造

隨著制造業全球化及市場的激烈競爭,產品的快速研發已成為競爭的重要手段之一5。為滿足制造業客戶日益變化的需求,制造技術必須具有高柔性,能夠以小批量甚至單件生產迎合市場。20世紀90年代以來,隨著激光技術、計算機技術、CAD/ CAM 技術以及機械工程技術的發展,金屬零件增材制造技術迅速成為最有發展前途的先進制造技術之一,其優勢在于三維結構的快速和自由制造,被廣泛應用于新產品開發、單件小批量制造62014年,美國多家鈦企業新增了這一先進技術。 

3.1.1 美國RTI國際金屬公司(RTI   

    20141月,為補充增材制造技術,美國RTI國際金屬公司以2300萬美元現金收購Directed Manufacturing Inc. (DMI)DMI位于美國德克薩斯州,專門從事3D打印技術,其產品包括飛機機翼、電池接線片、導流葉片、注射噴嘴、緊固件等。客戶主要是航空產業內的主要承包商和供應商。

增材制造通常涉及金屬粉末。DMI將用粉末金屬和復合材料制造零部件。但RTI不生產粉狀原材料。于是,20146RTI收購迪娜梅特技術公司(Dynamet Technology)。迪娜梅特技術公司是近凈成形鈦及鈦合金預成型焊料及零部件供應商,產品應用于航空航天、醫療及工業市場。2012年迪娜梅特技術成為首個獲得波音認證的Ti6Al4V粉末金屬產品供貨商。

3.1.2 意大利ProtoService Srl

20148月,意大利ProtoService Srl從瑞典Arcam AB訂購了第二套增材制造系統,用來生產鈦零部件。

3.1.3 洛克希德馬丁空間系統公司(SSC 

20149月,美國洛克希德馬丁空間系統公司(SSC)從西亞基公司(Sciaky)訂購了電子束增材制造(EBAM)系統生產鈦油箱等零部件。SSC是洛克希德馬丁公司(Lockheed-Martin)的子公司,研發和制造衛星、航天探測器及導彈防御系統。目前,SSC已采用增材制造技術生產航天器零部件,但規格比即將采用EBAM生產的零部件小。

3.2 數字化制造及設計創新 

除了增材制造,美國政府還推出了數字化制造及設計創新。20142月,美國政府計劃建立兩家公私合營的研究院,其中一家致力于數字化制造及設計創新。數字化制造及設計創新研究院(DMDII)位于芝加哥,將關注應用于特殊零部件的小批量生產的新工藝。美國政府認為,DMDII目前顯得十分必要,因為產品研發正迅速從傳統方式——手工繪圖及物理樣機中脫離,向數字化設計方向發展。DMDII包括的公司機構有:北美壓鑄協會、設備制造公司卡特彼勒(Caterpillar)、機械制造商Deere&Co.及飛機制造商波音公司。

新產能

2014年,隨著航空市場的不斷擴展,美國多家金屬生產商開始或繼續增加航空用鈦產品的產能。主要有: 

4.1 阿勒格尼技術有限公司(ATI

2014年,ATI羅利海綿鈦廠已獲得標準航空用海綿鈦的質量認證并正在進行優質轉子級海綿鈦質量認證。預計將于2015年完成優質海綿鈦質量認證。

4.2 美國精密鑄件公司(PCC

2014年下旬PCC計劃獲得更多航空航天用緊固件庫存。PCC稱,目前需要建立緊固件的庫存。未來幾年,將建立新緊固件廠,所用金屬包括鈦、鋼及鎳基合金。由于鈦和復合材料相對兼容,因此近幾年飛機緊固件市場的增長大部分來自鈦行業。

4.3 卡朋特技術公司(Carpenter Technology Corp.

2014年第三季度,卡朋特技術公司增加一條40萬磅鈦線材精整產能以擴大其在航空用緊固件市場所占份額。卡朋特認為,航空公司對質量高的緊固件和線材緊固件有需求。 

4.4 Tricor Metals

20148月,美國Tricor Metals新建航空用焊絲銷售部。此前,Tricor Metals主要參與非航空用工業市場,生產耐腐蝕性產品,主要使用商業純鈦。新增的焊絲產品將用于渦輪發動機的生產和維修。

20149月, Tricor Metals的分部Tricor Alloys增加了鈦軋材產能。Tricor Alloys最初生產焊絲,用于航空航天及能源市場。

新設計

法國Expliseat SAS始建于2011年。201441日,Expliseat SAS研制的新商業飛機座椅獲得了歐洲航空安全局的認證。此外,還獲得了美國聯邦航空管理局的認證。新座椅可用于中短程單通道飛機。20149月獲得美國國際鈦協會(ITA)應用研發獎。

這種鈦座椅單位重量約為8.8磅,而安裝在多數商業飛機上的標準座椅重量通常為28.7磅。座椅裝配地在法國圖盧茲,有十項專利,是通過某近凈成形技術和加工技術相結合進行制造,使用的材料是航空航天級鈦材和碳素纖維復合材料。據稱,與采用傳統座椅相比,采用這種座椅每年可為每架飛機節約能源費用50萬美元。 

新挑戰

未來2~3年,商業飛機制造對鈦材的需求量將達4000萬磅。商業航空市場正面臨前所未有的增長,未交付訂單不斷刷新歷史新高,這為鈦材供應商提供了機遇和發展,但航空航天用鈦市場仍然面臨若干挑戰:

6.1 航空公司方面

一些分析人士擔心飛機制造商過度生產。蒂爾集團咨詢公司稱,現在的生產基數難以置信,5年時間產量翻了一番多。航空業泡沫的危險正在增加。當生產新飛機時,成本和生產率提升,航空業可能會出現巨大泡沫。

6.2 技術方面

市場分析人士認為,增材制造可以用于研發模型,但問題是它是否適合大批量生產。此外,北海岸研究集團(Northcoast Research Holding)認為采用增材制造的產品能否獲得和金屬加工相同的強度和性能。采用增材制造有意義,但發展成熟仍需一段時日。

6.3 材料方面

6.3.1    新材料的出現

鈦材在發動機市場已占有一席之地,但其它材料的供應商,如鋁和復合材料,為了能夠在發動機市場獲得一定份額,也做了大量研究工作。

6.3.1.1 復合材料  

復合材料是先進的航空用材之一。由于其耐用性和重量有優勢(碳纖維比鋁材質量輕,比鋼材結實),且具有耐腐蝕、耐化學性、維修率低,因此被許多業內人士成為“未來之材”。法國空客公司的A350XWB是第一架復合材料用量超過傳統材料用量的飛機。整個飛機超過50%是由復合材料制成的。這降低了飛機疲勞性及腐蝕性檢查的頻率,延長了保養周期。

由于能源經濟型飛機需求的增長,復合材料的需求也將隨之增長,未來這一趨勢不會改變。分析人士預測,到2020年,航空航天領域復合材料的需求將增加2倍。美國能源部將在北卡羅來納州建立高級復合材料制造創新研究院。

6.3.1.2 鋁鋰合金

    美國鋁業公司(Alcoa)稱,2006年外界推測由于復合材料的使用增加,鋁材在航空市場的需求將終止,鋁材在航空市場的應用將逐漸被替代。但復合材料生產成本高,加之新鋁材的不斷研發,使鋁材的應用一直得以延續。鋁業公司也積極跟隨市場變化作出調整并研發新的產品。

   新一代飛機需要質量更輕、更結實材料,因此鋁鋰合金得到了發展。鋁鋰合金比鈦材和復合材料價格低,燃油經濟性更高,維護成本更低。目前,美國鋁業正研發其第三代鋁鋰合金。鋁鋰合金已廣泛應用航空市場,包括A350A380787、灣流G-650及龐巴迪C系列和70008000等機型中。新一代雙通道飛機,如波音747-8和空客A380,將采用新研發的鋁板材、鋁鋰擠壓件制造的地板梁和全球最大的機身壁板和機翼蒙皮。

201410月,美國鋁業公司(Alcoa)以9000萬美元在美國印第安納州新建工廠,生產鋁鋰合金,用于航空航天市場。建成后年產能約為2萬噸(4400萬磅)。該廠可生產全球最大的鋁鋰錠,比同行業大50%。美國鋁業稱,按照合同2017年將交付一批價值1億美元的鋁鋰產品。  

6.4 地緣政治的風險

2014年,土耳其和敘利亞、美俄歐盟之間的不確定性將有可能繼續負面影響有色金屬殘廢料的出口及其它與金屬相關的行業。

2014年,波音公司同俄羅斯鈦生產商的關系正受到多方關注,這一關系是指波音公司同俄羅斯鈦生產商VSMPO-Avisma之間的合作發展。俄羅斯是主要的航空用鈦產地,占美國和歐盟航空用鈦進口量的12%。歐美進口鈦材主要通過VSMPO-Avsima和波音、空客公司之間的供貨合同來實現。 

近年來,受歐美經濟危機持續、全球經貿活動放緩等影響,航空業的低迷之勢已有時日。但2014年的到來使航空業出現了樂觀預期,商業信心和消費者信心提高,全球商業周期進入上升階段。盡管存在挑戰和困難,但隨著全球市場能源結構的改善、新技術的發展、航空巨頭與原始設備制造商之間的各自調整及相互協作,未來歐美地區航空公司的盈利將進一步得到提升,航空用鈦將有更廣闊的應用前景。

 

參考文獻

[1] 中國民航網.2014.2.19.

www.caacnews.com.2014.2.19.

[2] 環球網.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,吳康.20142015年國際油價趨勢分析.中國石油報,2014.11.25

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

[5] 趙生才.21世紀的材料成形加工技術與科學.中國基礎科學.200206.

ZHAO sheng-cai. 21st century form and process technologies. China Basic Science.2002 (06)

[6] 李懷學,鞏水利,孫帆,黃柏穎.金屬零件激光增材制造技術的發展及應用.航空制造技術.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)

 

27992王中王手机论坛