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行业报告 | 走进钛合金行业钛的新时代

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钛合金重量轻、强度高,被誉为“全能金属”。钛(Titanium)是一种金属化学元素,化学符号Ti,原子序数22,在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。钛是一种银白色的过渡金属,其特征为重量轻、强度高、具金属光泽,耐湿氯气腐蚀。高纯度的钛是银白色金属,具有银灰色光泽。钛的熔点较高,能在高温条件下,保持较高的比强度,属难熔金属。在低温条件下,钛仍具有高强度、高塑性和高韧性等良好性能。钛合金是在以钛为基体的基础上加入其它元素得到的合金。


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钛合金的优点:

(1)比强度高,相同性能下,可以大幅减轻结构件本身重量;

(2)抗腐蚀性能好;

(3)与复合材料结构匹配度好。


钛合金的缺点:

(1)导热系数低,进行高速切削加工时,容易造成局部温度过高;

(2)弹性模量小,造成刀具的剧烈摩擦、粘附和粘结磨损,同时易发生变形,不适宜加工制造细长杆和薄壁零件;

(3)化学活泼性大。


钛合金在手机中应用逐步推广

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消费电子的新趋势,手机开始使用钛合金材料。2023年以来,荣耀、苹果、三星等主流3C厂商开始不同程度导入钛合金材料,钛合金加速向手机、智能穿戴、平板电脑、笔记本电脑等消费电子产品领域渗透。苹果iPhone15Pro系列手机采用全新的钛金属机身,同时据媒体报道,三星GalaxyS24、GalaxyS24+和GalaxyS24Ultra三款手机均将采用钛合金中框。钛合金已成为消费电子领域的热门材料。荣耀于10月12日发布轻薄大内折旗舰手机荣耀MagicVs2,采用鲁班钛金铰链等创新材料。此前苹果分析师表示根据对供应商的最新调查显示,预计今年秋季发布的第二代AppleWatchUltra的部分钛金属机械部件将采用3D打印技术制造。


此外,今年发布的iPhone15Pro、iPhone15 ProMax首次采用钛金属中框。与前代产品的手术级不锈钢相比,钛金属具有更强的抗腐蚀性,硬度更高的同时还更加轻薄。


2024年手机用钛量有望达到2万吨


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全球手机市场下降放缓,高端手机表现亮眼。23Q3智能手机市场下降趋势有所减缓。根据Canalys数据,2023年第三季度,全球智能手机市场仅下跌1%,下滑势头有所减缓。高端智能手机不断增长,比重不断提升。据Counterpoint数据,2022年全球智能手机总体销量同比下降12%,而同期全球高端智能手机销量同比增长1%,高端智能手机销售在全球智能手机市场收入贡献占比达55%,较2021年提升6个百分点,较2020年提升11个百分点。2023年第二季度全球智能手机销量连续八季度出现年同比下滑,而同期高端市场实现增长,高端智能手机占全部智能手机销售比重超1/5。


预计2024年全球将有1.97亿部手机使用钛合金中框。市场分析机构TrendForce预测称,今年iPhone15系列的出货量将达到8000万部左右,其中"Pro"机型将占到60%。据华尔街见闻报道,从供应链获得的权威市调机构统计数据显示,小米14系列自10月31日首销至11月10日,全渠道总销量高达144.74万台,创下小米高端旗舰销量纪录。iPhone15ProMax也将开始大量出货,同时苹果还在增加旧机型的出货量。预测到2024年,iPhone的出货量将达到2.5亿部。三星对下一代旗舰S24系列的出货目标也上调到了3500万台,旗舰S24系列中框将全面换成钛金属材质。

预计2024年使用钛合金中框的iPhone手机为2.5*60%=1.5亿部,三星S24系列出货量为3500万部,小米14系列及可能明年新出机型出货量达到1200万部,因此预计明年使用钛合金中框的手机将达到1.97亿部。

预计2024年全球手机中框用钛量达到约2万吨。假设一部手机中钛合金的消耗量为100g。假设高端手机的占比不断提升,预计2023-2027年高端机型销量占比3%/25%/27%/29%/31%。预计2023-2027年手机中用钛量为0.52/1.97/2.27/2.78/3.35万吨。此外随着苹果、小米、三星等高端手机开始使用钛合金中框、华为、OPPO等有可能也会陆续跟进,用钛合金中框的高端机占比将会越来越高。此外,根据苹果新专利,钛合金有望在iPad和MacBook使用。

刀具市场有望同步受益


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钛合金加工较难,对切削工具要求高。钛合金零件的制造过程中已经不适合选用传统的切削加工方式。具体表现为:①加工效率低;②刀具磨损严重;③加工精度和表面质量不高,需要大量的后续磨抛等加工工序进行处理,费时费力。根据艾邦高分子数据,钛合金手机中框整体良率约为30%-40%,远低于铝合金中框的80%;且加工时间长,约为铝合金的3-4倍;同时,由于钛合金的特殊性质,对切削刀具也提出了严苛要求。飞机上的大部分钛合金零件是薄壁框类零件,多数是采用铣削加工去除大量的钛合金材料,而钛合金是典型的难加工材料,故材料去除率很低。航空航天中切削钛合金时通常采用高速钢或者硬质合金刀具,一般来说,高速钢刀具的切削速度超过30m/min,硬质合金刀具的切削速度超过60m/min时,刀具磨损加快,切削过程变得困难,而钛合金高速切削加工范围一般在100m/min以上,国外铣削加工钛合金水平在100m/min-200m/min范围,因此需要高强度的加工刀具。


硬质合金、超硬刀具、陶瓷刀具有望受益。金刚石PCD刀具的轮廓刀、倒角刀、铣刀在钛合金产品外壳加工上具备很好的应用,产品可以一次成型,提高了加工效率和最终良率,同时保证了产品的表面光洁度。2022年苹果高端智能手表的钛合金表壳生产中,已经开始使用某国产品牌的超硬刀具,同时更多的智能手机品牌也开始大量使用钛合金材料,加之消费电子的复苏,利好超硬刀具在消费电子领域未来业务的拓展。陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、导热性好等综合性能,主要应用于不锈钢、钛合金等材料的加工。

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