離開俄企,歐美航空製造業會"鈦"缺嗎?

本月初,受俄烏衝突的直接影響,諸多歐美航空製造企業紛紛表態,將斷絕與俄羅斯企業的來往,比如停止從全球最大的鈦金屬和鈦合金產品垂直整合製造商VSMPO-AVISMA採購鈦。

這家俄羅斯企業是全球航空產業鏈上最大的鈦金屬和鈦合金供應商,也是諸多客機制造商和發動機廠商們最大的、甚至是唯一的鈦供應商。比如,從VSMPO-AVISMA所採購的鈦,佔波音公司生產所需鈦總量的35%-40%;對空客來說,這一資料達50%以上;對巴航工業來說更近乎100%。其他行業巨頭,如賽峰、羅羅、GE、CFM、普惠等一眾發動機廠商也都從這家俄企採購鈦。

離開俄企,歐美航空製造業會"鈦"缺嗎?

供應商資訊網站AirFramer的資料顯示,空客A350、A380,波音737、767、777、777X、787等一眾機型都在使用VSMPO-AVISMA的鈦原材料和鈦合金零部件。

但從今年3月開始,上述這些航空製造廠商除了空客依然從VSMPO-AVISMA採購鈦外,其他企業均停止了從其採購鈦,並且“一致”表示已經儲備有大量庫存,而且已經著手改善該環節的供應商單一問題,正在從他國的企業採購鈦。潛臺詞自然是:“我們可以在沒有俄企供應的情況下滿足生產需求,目前不存在鈦供應短缺的問題。”

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VSMPO-AVISMA作為俄羅斯企業,同時也是俄羅斯國家技術集團(ROSTEC)旗下的控股企業之一。

航空製造離不開的神奇材料:鈦

作為“21世紀金屬材料”的鈦與鈦合金,重量輕,強度重量比非常高,且密度通常約為鋼的60%,還能耐高溫,更具有很高的耐腐蝕性。自20世紀50年代以來,鈦合金就被廣泛應用於製造航空結構件和發動機,是任何航空器都不可或缺的重要航空金屬材料。

進入複合材料時代後,鈦合金又顯現出了新的優勢:在波音787、空客A350XWB等主打復材概念的新型民航客機身上,鈦合金因為與復材熱膨脹係數相近、不會像鋁合金那樣與復材發生電偶腐蝕等額外優勢,再次成為了理想的複合材料“伴侶”。在這些新型民航客機上,鈦合金的用量普遍高於10%,也就是說,僅僅一架客機的機身就需要使用數噸鈦合金。

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20世紀末,新一代航空發動機上的鈦合金用量普遍在20%-35%,甚至更多。(圖源:《航空材料技術》)

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自20世紀70年代起,鈦合金在軍用飛機上的用量迅速增加,達到了飛機結構重量的20%至25%。而在F-22上,這一數字甚至達到了39%。

那麼,鈦和鈦合金是怎麼來的呢?

鈦鐵礦和金紅石這兩種礦石是鈦的主要來源,從礦石中產出的海綿鈦即為鈦的生產材料。海綿鈦經過鑄錠後,可製成工業純鈦或者是鈦合金。

鈦合金,顧名思義,是在純鈦中加入一種或幾種其他金屬元素,透過真空熔鍊、熱機械處理、粉末冶金、焊接和鑄造等工藝,最終制成的各種合金。

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作為對地攻擊機型的A-10和蘇-25,飛行員的座艙周圍都使用了鈦合金(裝甲)作為防護(這部分的結構重量約為半噸)。這兩種機型也因此被戲稱為“鈦合金澡盆”。

鈦、鈦合金,技術上太難了

但長期以來,因為與鈦相關的礦石產量有限、工藝要求嚴格、製備裝置複雜,僅僅在第一步——從礦石中冶煉生產海綿鈦這一環節上,絕大數國家就都被擋在了門外。

根據美國地質調查局(USGS)釋出的年鑑簡報,2021年美國本土以外的海綿鈦產量為21萬噸。其中,中國的產量佔57%(最大的鈦生產國,也是最大的鈦消費國),其次是日本17%,俄羅斯13%、哈薩克8%、烏克蘭3%。

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這份報告中,美國一欄的“W”表示隱藏(withdraw)。不過業界公認,目前美國本土的“海綿鈦”產能相當少。

基於這份年報的資料,當前全球海綿鈦市場中,即便俄烏兩大生產國一起“缺席”,2021年裡全球海綿鈦產能依然達到了29。15萬噸,高於全球市場所需。這意味著理論上,即便是在俄烏衝突的影響下,海綿鈦國際市場的供應依然是充足的。

此外,作為海綿鈦的另一產能大國,日本還擁有僅次於VSMPO-AVISMA的全球第二大海綿鈦廠商大阪鈦業,後續還有東邦鈦業等企業,這些企業都有一定的閒置海綿鈦產能。

但顯然,這也無法為目前的歐美航空製造企業提供足夠的底氣,讓其能夠立即中斷對俄羅斯鈦供應商的需求。

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VSMPO-AVISMA工廠內工人正在處理一塊鈦錠。

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VSMPO-AVISMA擁有世界上最大的鈦鍛件壓力機,正如其高管所言:“有些零件只有我們能製造”。

佔據航空鈦供應頂端的俄美企業

從這份年報資料也可以直觀看出,俄羅斯並不是全球最大的海綿鈦生產國和出口國。而美國本土的海綿鈦則基本靠進口——2021年,美國從日本和哈薩克斯等國共進口了約1。4萬噸海綿鈦(兩國各佔92%、6%)。

而在美國本土的鈦企業中,一家尚在營業的海綿鈦企業年產量為500噸,且專供電子產品領域,另外2家海綿鈦企業早已因“進口貨價更低”而停產、歇業。

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俄羅斯不是全球最大的海綿鈦生產國、出口國,而且根據聯合國商品貿易資料庫的資料來看,2020年俄羅斯進口的“鈦礦石和精礦”中,烏克蘭是其最大來源國,其次是近年來進口量不斷增長的越南。

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一些已經解密的材料顯示,冷戰時期,為了製造SR-71/A-12,美國曾透過“皮包公司”從蘇聯進口鈦合金。上圖為唯一一架A-12教練機,其獨特的雙座結構和因為沒有塗漆而裸露在外的鈦合金機體,讓我們能夠一睹這架“鈦鵝”(Titanium Goose)獨特的金屬光澤。

不過,海綿鈦只是生產鈦合金部件的原材料,與之相隨的還有鈦金屬和鈦合金的開發、高階製造加工等環節。

根據航空專業網站FlightGlobal的報道,俄、美兩國在這方面更具優勢——在全球四大航空鈦供應商中,除俄企VSMPO-AVISMA外,美國企業佔據了剩餘3席,分別是TIMET、ATI(Allegheny Technologies Inc。)和Howmet Aerospace。

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專精於鈦和鈦合金開發的美國企業TIMET承包了波音諸多機型的鈦供應。而另一家公司Howmet也是波音、空客鈦鍛件的供應商,其產品涉及起落架零件、機艙配件、發動機掛架等。

不過,俄企VSMPO-AVISMA的實力和優勢顯然更為突出,佔據了全球民用航空製造產業鏈中鈦供應的大半壁江山——其產能(產品)的75%都用於航空製造領域。其優勢不單在於前期的冶煉、海綿鈦生產,還包括鈦合金開發製造、鈦合金鍛造等高階加工產品。正是這種以鈦為核心的全產業、垂直整合製造能力,讓波音在20多年前就向VSMPO-AVISMA伸出了“橄欖枝”。

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VSMPO-AVISMA是圍繞鈦的全產業、垂直整合企業,能夠為客戶提供“一攬子解決方案”,這是其受多家航空製造巨頭青睞的重要原因。

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紅框標出的部分,是俄羅斯恢復生產圖-160轟炸機後,正在生產車間的鈦合金中央翼盒。

繞不開,波音乾脆與俄企合資

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烏拉爾波音製造公司(Ural Boeing Manufacturing,UBM)位於莫斯科以東約1800千米的烏拉爾山脈。值得一提的,這裡距離冷戰期間蘇聯擊落鮑爾斯駕駛的U-2偵察機的地點並不遠。

過去20多年,波音與VSMPO-AVISMA的合作從最初的客戶-供應商關係不斷深化。到2000年,波音提出深度合作,與其聯合成立了波音-VSMPO創新中心。2009年,雙方又合資在俄羅斯境內創立了烏拉爾波音製造公司(Ural Boeing Manufacturing,UBM)。由於合作業務的拓展,2018年,UBM還進行了新廠房的擴建和增產。

在2021年的迪拜航展上,波音與VSMPO-AVISMA再次簽署諒解備忘錄。備忘錄內容涉及繼續拓展研發專案、共同開發新的鈦合金、為合資工廠增產等事項。此舉無疑繼續鞏固了VSMPO在波音鈦供應鏈中的“老大”地位。

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波音從俄企進口的不是原材料海綿鈦,而是深加工後的鈦合金鍛件、機身部件等,這部分產品並沒有出現在上文中提到的USGS年鑑資料裡。

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波音與VSMPO-AVISMA已不單純是客戶和供應商的關係,而是深度合作的夥伴關係。

正因為雙方20餘年來不斷加深的合作關係,截至目前,波音的宣告僅僅提到會暫停在俄羅斯的運營和採購行為。對於是否會“一刀兩斷”的撤資、退出合資企業等後續事項,波音則三緘其口。

不過波音也強調,近年來一直致力於鈦供應鏈的多樣化,手頭也有足夠的鈦來保證短期內的繼續生產——這話倒是不假,畢竟眼下波音787的產線還在停頓中,對鈦的需求並沒有那麼迫切。

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昔日,波音確實在俄羅斯進行了真金白銀的投資,乃至今日的“分手”對雙方都一種“痛”——對於波音停止採購的決定,VSMPO-AVISMA的CEO迴應稱:“我們對與長期合作伙伴的合同被暫停,而表示由衷的遺憾。”

被航空製造業合力守護的歐洲“獨苗”

再看歐洲的航空製造企業。

近期,在法國政府的支援下,空客宣佈計劃與賽峰、投資公司Tikehau Ace Capital聯合,在今年四季度完成對法國礦業和冶金集團Eramet旗下專業金屬和高溫合金(包括鈦)廠商Aubert & Duval公司的收購。

在俄烏衝突所造成的鈦緊缺背景下,這一計劃稱得上是不容忽視的大動作。

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Aubert & Duval公司官網釋出了法國高官到訪的訊息。文中提到,該企作為航空鈦供應商,穩坐“歐洲唯一”的位子。

Aubert & Duval公司是美國之外唯一一家能夠開發、製造航空鈦合金的西方企業,換句話說,是歐洲的“獨苗”。顯然,這家企業被業界寄予了厚望,希望其有能力維持歐洲航空製造業鈦供應鏈的穩定。

Aubert & Duval公司的業務除了生產鈦合金外,也包括開發將鈦廢料回收再造航空鈦的“環保鈦”(Eco-Titanium)。此外,該公司還與海綿鈦的重要生產商、哈薩克企業UKTMP合資成立了UKAD公司,專注於鈦鍛件的生產。

離開俄企供應,鈦會漲價或短缺嗎?

綜上所述,目前美國和歐洲航空製造企業對於鈦的供應是有一些備案的,但這些備案顯然是遠期的,並不足以在短期內填補俄企缺席造成的短缺。

未來,如果歐美航空製造領域繼續加深與俄企的“脫鉤”,歐美航空製造企業必將經歷麻煩的“陣痛”——先不提新供應商的成長與尋找,單單是從VSMPO-AVISMA更換到新供應商,這其中的評估認證、磨合協作、管理、品控、穩定交付等各環節就可能花去數年時間和巨量的經濟成本。

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每年年初,VSMPO-AVISMA官網都會公佈一些簽約和續簽訊息。比如今年年初,其與西班牙Aernnova Aerospace公司簽訂了長期供應鈦產品的協議,協議期至2028年,向其交付用於空客A350的鈦合金模鍛件。

此前,波音和空客都曾高調宣佈要在2022年開足馬力增產,這意味著其產業鏈上諸多企業都將需要“鈦”這一基本材料。

且不論上文盤點過的新的歐美鈦供應商是否具備相應的技術和能力,單單是產能一項,或許這些企業就算“開足馬力”也無法在短期內填補VSMPO-AVISMA缺席後留下的短缺,畢竟產能擴張並不是一兩句話就可以達成的。

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2020年12月,美國商務部曾釋出過對俄企VSMPO-AVISMA的制裁,但三週後就撤銷了這一決定。箇中緣由,不言自明。

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俄企VSMPO-AVISMA的辦公室一角。在這個有著濃郁俄羅斯氛圍的角落, 這架波音787模型稍顯突兀。2012年的一則新聞中,波音曾預測,未來30年花費在俄羅斯鈦原材料、鈦工程和其他相關服務上的成本將達270億美元。

不過,即便資料顯示“不缺貨”且有其他企業作為後續力量,但從國際市場價格來說,海綿鈦的價格自去年底以來上漲了近9%,且供應已趨於緊張。一個見微知著的例子是,今日我們生活中的電動車漲價,可以部分歸到鎳鋰金屬材料價格的上漲;如果未來某天航空公司的購機成本再次上漲,想必也與飛機所用鈦合金價格的上漲有關。

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