2015年11月2日，我國自主研制的國產(chǎn)大型客機(jī)C919正式下線，標(biāo)志著我國正式躋身世界上少數(shù)幾個(gè)具有大型客機(jī)研制能力的******。其中，機(jī)頭、中機(jī)身-中央翼和后機(jī)身等部段大量采用鈦合金材料，有效提升了機(jī)頭的強(qiáng)度和零部件連接的緊固性。

一代材料，一代飛機(jī)，新材料產(chǎn)業(yè)對(duì)航空技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義，可謂是航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)材料相比，鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐高溫低溫性能好、耐腐蝕能力強(qiáng)、生物相容性好等突出性特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在航空、航天、艦船、兵器、電子、醫(yī)療等軍用、工業(yè)和民用領(lǐng)域。隨著航空業(yè)的發(fā)展，鈦合金在飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)上的用量越來越多，近年發(fā)展尤其迅速。如***新型波音777鈦合金材料占比僅有8%，***新型的波音787客機(jī)鈦合金材料占比已經(jīng)達(dá)到15%。此外，鈦合金獨(dú)有的抗炮擊、斷裂韌性高、疲勞裂紋速度慢等特點(diǎn)，使其在軍用飛機(jī)的應(yīng)用更加廣泛。如美國F-22戰(zhàn)斗機(jī)鈦合金用量已經(jīng)高達(dá)41%。

目前，全球范圍內(nèi)與鈦合金相關(guān)專利申請(qǐng)共計(jì)20526項(xiàng)，來自39個(gè)******或地區(qū)的總計(jì)5839位申請(qǐng)人，并在1999年后進(jìn)入新的增長期，持續(xù)至今。

1．鈦合金全球?qū)＠暾?qǐng)穩(wěn)步增長，中國地區(qū)專利申請(qǐng)拉動(dòng)明顯增速更快。

全球鈦合金技術(shù)起步較早，發(fā)展至今已經(jīng)經(jīng)歷了兩次發(fā)展階段。其中******發(fā)展階段開始于上世紀(jì)八十年代初，在1990年達(dá)到頂峰，隨后受到美國經(jīng)濟(jì)衰退與日本經(jīng)濟(jì)泡沫破裂的影響，鈦合金產(chǎn)業(yè)開始下滑，在從1997年亞洲金融危機(jī)中走出來不久，全球鈦合金技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入新一輪增長期。

圖1鈦合金技術(shù)領(lǐng)域全球首次申請(qǐng)的專利申請(qǐng)趨勢變化

中國鈦合金技術(shù)起步較晚，自1999年開始進(jìn)入快速增長期，國內(nèi)申請(qǐng)占據(jù)主導(dǎo)地位。在鈦合金技術(shù)領(lǐng)域，共有4752件中國專利申請(qǐng)，從1985年至2014年間，中國專利申請(qǐng)先后經(jīng)歷了萌芽期與發(fā)展期兩個(gè)階段，在此期間，中國專利申請(qǐng)的增長率呈正增長趨勢。自1999年開始，中國鈦合金技術(shù)的專利申請(qǐng)量逐年大幅度提高，年申請(qǐng)量增長率保持在40%-50%，2012年申請(qǐng)量達(dá)到峰值859件。

圖2鈦合金技術(shù)領(lǐng)域中國專利申請(qǐng)趨勢變化

2．全球鈦合金技術(shù)專利98%集中在日、中、美、歐；專利布局的重點(diǎn)區(qū)域是日本、中國、美國及德國，其中日本的本土布局***多，歐洲的外來布局***多；中國的鈦合金產(chǎn)業(yè)初步在國內(nèi)形成一批技術(shù)優(yōu)勢區(qū)域。

鈦合金技術(shù)的來源和布局呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域性，以日、美、中為主要專利產(chǎn)出國和目標(biāo)國。其中日本的技術(shù)原創(chuàng)能力明顯強(qiáng)于其它******。由于各國原創(chuàng)申請(qǐng)都會(huì)首先選擇在本國布局，因此，日本的布局申請(qǐng)量也位居全球******。

圖3鈦合金技術(shù)領(lǐng)域全球?qū)＠状紊暾?qǐng)的申請(qǐng)量排名前十的******申請(qǐng)量份額

國內(nèi)申請(qǐng)量排名前十的省市，均屬于在鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈上中下游中具有自身明顯優(yōu)勢的地區(qū)，例如四川、河南為鈦資源聚集產(chǎn)地；黑龍江、貴州為海綿鈦生產(chǎn)地；陜西、遼寧為鈦材加工地；北京、上海則是具備較強(qiáng)的科研實(shí)力；江蘇、廣東則憑借雄厚的資金優(yōu)勢與中小企業(yè)發(fā)展下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，由此可見，國內(nèi)鈦合金技術(shù)專利申請(qǐng)量的區(qū)域分布狀況與產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況基本相吻合，也間接反映出鈦合金產(chǎn)業(yè)的參與者在專利方面都具有較高的保護(hù)意識(shí)。排名前十的省市所擁有的申請(qǐng)量占到國內(nèi)申請(qǐng)總量的77%左右，表明國內(nèi)已初步形成一批技術(shù)優(yōu)勢區(qū)域，但從各省市的申請(qǐng)量份額來看，除陜西省具有明顯的優(yōu)勢外，其他區(qū)域之間的份額差異都并不大，這也表明該領(lǐng)域當(dāng)前在國內(nèi)發(fā)展相對(duì)均衡，競爭與合作的空間巨大。

圖4鈦合金技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量排名前十的國內(nèi)省市申請(qǐng)量份額

如表1所示，歐洲的外來布局明顯多于本土，說明其他******的申請(qǐng)人對(duì)歐洲市場的重視。中國盡管在總體布局申請(qǐng)量上排名靠前，但從國外來華布局量上可見，國外來華布局鈦合金技術(shù)專利的申請(qǐng)量并不多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于中國本土申請(qǐng)量，表明國外申請(qǐng)人目前對(duì)中國鈦合金市場并不看好，這也為我國發(fā)展自主技術(shù)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

表1主要技術(shù)原創(chuàng)國和布局國的專利申請(qǐng)狀況

3．全球排名前十的申請(qǐng)人中，日本企業(yè)占******優(yōu)勢，鋼鐵企業(yè)成為日本鈦合金技術(shù)發(fā)展主導(dǎo)者，美國僅占一席，應(yīng)用型企業(yè)引領(lǐng)美國鈦合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展，全球整體專利集中度不高，中國缺乏優(yōu)勢企業(yè)。

日本企業(yè)明顯領(lǐng)先，并形成集團(tuán)優(yōu)勢，在全球申請(qǐng)量排名前十的申請(qǐng)人中，日本企業(yè)占據(jù)九席，美國占據(jù)一席，值得注意的是，盡管日本企業(yè)具有集團(tuán)優(yōu)勢，但各申請(qǐng)人申請(qǐng)量所占份額均未達(dá)到壟斷該行業(yè)技術(shù)的程度，排名******的神戶制鋼所與其他申請(qǐng)人之間的申請(qǐng)量份額相差并不大。此外，鋼鐵企業(yè)在排名前十的申請(qǐng)人中占有近半數(shù)名額，其中，前三名全部為日本知名鋼企，可見，日本鈦合金產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)者與推動(dòng)者為大型鋼鐵企業(yè)，這也是日本選擇的一條與其他******不同的發(fā)展道路。近年來，除神戶制鋼與東邦鈦之外，其他企業(yè)的申請(qǐng)活躍度均處在低于平均水平的等級(jí)，這也從一個(gè)側(cè)面反映出全球?qū)︹伜辖鸺夹g(shù)的研發(fā)熱情可能出現(xiàn)下降，這是由于申請(qǐng)量排名靠前的這些企業(yè)中，相當(dāng)一部分為鋼鐵企業(yè)，其主營業(yè)務(wù)并不在鈦合金領(lǐng)域，因此短期內(nèi)的申請(qǐng)活躍度降低尚不能得出行業(yè)前景看空的結(jié)論。

圖5主要申請(qǐng)人重點(diǎn)區(qū)域?qū)＠季?/span>

公司發(fā)展至今已擁有一批******的進(jìn)口設(shè)備 : 進(jìn)口高精密CNC加工銑床，CNC高精密加工車床，北京精密零件加工，進(jìn)口模型批量真空制作機(jī)， 高亮度uv機(jī)，噴漆房，烤漆柜，圖標(biāo)文字絲印機(jī)，鐳雕激光機(jī)，噴砂機(jī)，打孔攻絲機(jī)、火花機(jī)、線切割設(shè)備等等。

在中國專利申請(qǐng)中，國外來華申請(qǐng)人的申請(qǐng)量普遍不高，相互之間的差異也并不顯著，從申請(qǐng)人來源來看，日本與美國的企業(yè)仍是申請(qǐng)主力，其中，日本的鋼鐵企業(yè)與鈦材專業(yè)公司各占一半，美國則是鈦材專業(yè)公司與產(chǎn)品類公司各占一半，這也正好與兩者所選擇的鈦合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式相吻合，前者依托大型鋼鐵企業(yè)重點(diǎn)開展鈦合金材料以及鈦基材技術(shù)，而后者則依靠******扶持，重點(diǎn)發(fā)展軍用鈦合金產(chǎn)品，同時(shí)兼顧民用產(chǎn)品。

圖6鈦合金領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量排名靠前的國外來華申請(qǐng)人申請(qǐng)量變化趨勢

國內(nèi)重點(diǎn)申請(qǐng)人則主要為大專院校以及科研院所，同時(shí)也有鋼鐵企業(yè)與鈦材專業(yè)公司，整體而言，國內(nèi)申請(qǐng)人結(jié)構(gòu)相對(duì)合理，但由于企業(yè)在其中的占比偏少，因而導(dǎo)致專利技術(shù)轉(zhuǎn)化率偏低。從國內(nèi)外申請(qǐng)人近年來在華申請(qǐng)量活躍度指數(shù)可以看出，國內(nèi)申請(qǐng)人研發(fā)投入熱情普遍較高，這也反映出國內(nèi)鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展正向著好的方向發(fā)展；國外申請(qǐng)人中盡管有相當(dāng)一部分出現(xiàn)申請(qǐng)量明顯降低的趨勢，甚至有必和必拓、富士烏茲克斯以及國際鈦金屬粉末三家公司出現(xiàn)幾年間基本無相關(guān)專利申請(qǐng)的現(xiàn)象，但仍有在華專利布局呈現(xiàn)相對(duì)活躍的，尤其是一些專業(yè)從事鈦金屬加工生產(chǎn)的企業(yè)，這也反映出國外鈦合金企業(yè)仍看好我國市場。

圖7鈦合金技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量排名前十的國內(nèi)申請(qǐng)人申請(qǐng)量趨勢變化

4．鈦基材制備技術(shù)是研發(fā)的重點(diǎn)；海綿鈦技術(shù)前期研發(fā)較少，近期受價(jià)格上漲影響，關(guān)注度有所提升；鈦合金材料技術(shù)已發(fā)展相對(duì)成熟；醫(yī)療、石化、航空等領(lǐng)域的鈦部件制備技術(shù)目前是產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。

全球范圍內(nèi)，鈦基材制備技術(shù)目前仍是鈦合金領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展方向，其申請(qǐng)量占到全球總申請(qǐng)量的40%左右，而其中又以板帶箔材***受關(guān)注，與之形成對(duì)比的是，與基材成品缺陷檢測相關(guān)的檢測技術(shù)目前的關(guān)注度尚顯不足；鈦粉、棒線絲材以及管材總體申請(qǐng)量保持在適當(dāng)水平；相比而言，海綿鈦制備技術(shù)的專利申請(qǐng)量***少，海綿鈦的提取與冶煉技術(shù)多由掌握鈦礦資源的企業(yè)主導(dǎo)進(jìn)行，因此其發(fā)展受到資源存量的限制，但近些年海綿鈦價(jià)格持續(xù)上漲，全球產(chǎn)量突破13萬噸，誘發(fā)投資熱潮，同時(shí)帶動(dòng)了一輪海綿鈦制備技術(shù)的快速發(fā)展；在鈦及鈦合金材料制備技術(shù)中，與鈦合金構(gòu)成成份相關(guān)的申請(qǐng)占到2/3，表明通過合金成份的配比達(dá)到特定性能，并實(shí)現(xiàn)不同用途的發(fā)明仍是當(dāng)前鈦合金材料研發(fā)的關(guān)鍵；在鈦部件制備技術(shù)中，醫(yī)療器材與設(shè)備的申請(qǐng)量***大，這其中主要包括采用鈦合金制造的人體植入裝置與假體，石油化工與航天航空領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量也較多，主要是利用了鈦合金耐腐蝕、耐高溫與輕質(zhì)高強(qiáng)的特性?？傮w來看，日本在鈦合金各分支技術(shù)領(lǐng)域均占據(jù)著領(lǐng)先優(yōu)勢，神戶制鋼與新日鐵申請(qǐng)量全面領(lǐng)先于其他申請(qǐng)人。中國在海綿鈦制備以及醫(yī)療器械領(lǐng)域的申請(qǐng)量排名靠前，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。

5．國內(nèi)申請(qǐng)人關(guān)注鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈中游技術(shù)研發(fā)，嘗試向下游拓展；國外來華******布局技術(shù)重點(diǎn)各有側(cè)重，下游技術(shù)布局值得我國企業(yè)關(guān)注。

在中國的鈦合金技術(shù)申請(qǐng)中，更加重視鈦基材制備技術(shù)與鈦合金材料技術(shù)的研發(fā)，這與國內(nèi)申請(qǐng)人以大專院校及科研院所為主有關(guān)，相比于鈦部件制備技術(shù)研究而言，其更適合于開展基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究工作；與全球技術(shù)分布狀況有所區(qū)別的是，國內(nèi)申請(qǐng)人目前在鈦部件制備技術(shù)方面的投入偏低；我國鈦資源儲(chǔ)備量在全球排名靠前，盡管擁有的海綿鈦制備技術(shù)專利申請(qǐng)量并不多，但相比于其他******而言仍具有數(shù)量優(yōu)勢；總體來看，我國申請(qǐng)人對(duì)于鈦合金產(chǎn)業(yè)中游的技術(shù)關(guān)注較大，而對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈上游與下游相關(guān)技術(shù)的關(guān)注不足，這種狀況不利于我國未來整個(gè)鈦合金產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。國內(nèi)申請(qǐng)人近年來在鈦合金技術(shù)的各分支技術(shù)上均保持了一定的研發(fā)熱情；國外來華申請(qǐng)人僅對(duì)鈦合金材料制備與鈦基材制備技術(shù)維持了與歷年平均水平相當(dāng)?shù)纳暾?qǐng)熱情，而對(duì)于海綿鈦制備及鈦部件制備技術(shù)正在逐步放棄專利布局；同時(shí)，國內(nèi)申請(qǐng)人在構(gòu)成結(jié)構(gòu)上過于偏重高校及科研院所，從而造成與鈦合金材料及鈦基材相關(guān)的基礎(chǔ)性研究過多，即便存在一些鈦材應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，也難以轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，不利于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展；國外則以產(chǎn)品類公司主導(dǎo)鈦部件制備技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)與專利布局，在發(fā)展鈦材應(yīng)用技術(shù)的同時(shí)也能衍生出一定量有關(guān)材料構(gòu)成與制造工藝領(lǐng)域的發(fā)明，促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

圖文：孫瑋、陳飚

來源：鈦合金加工和制造專利分析和預(yù)警研究報(bào)告

（王澄、陳燕、王京、孫全亮、馬克、侯艷嬪、李曉麗、陳飚、陳麗麗、郝桂亮、孫瑋、趙哲、王瑞陽）

編輯：孫瑋、王瑞陽

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