2022年锻造行业市场竞争格局分析 工艺赋能、资质巩固

1. 高端航空航天锻件的核心技术壁垒，在于攻克热工艺的不可检测性

锻造与锻后热处理同属于热工艺，而热工艺的核心壁垒在于不可检测性，具体表现 在热工艺最终产成品制成前，绝大多数环节（包括工艺参数的调整）的实际影响难 以检测，同时考虑下游航空高端装备对于性能及安全的双重高严格标准，锻造产成 品核心性能如疲劳寿命等多需要实际的载机试验才能得以检测，上述两点共同决定 航空中游锻造领域（含锻造及锻后热处理双环节）的前期高研发投入及后期引入下 游供应链需要较长时间。

锻造及热处理过程的参数控制为技术核心，而由于其制造过程中的不可检测性决定 其前期需要高额的研发投入及试验件材料投入等。参考航空工业出版社《新型航空 高性能钛合金材料技术研究与发展》，在热工艺环节中，以热变形为例，大型钛合金 结构件主要通过热模锻成形，在其成形（变形）过程中，成形工艺参数如变形温度、 压下速度以及压下量等不仅决定了模锻件的成形载荷，也对钛合金的组织与性能产生明显影响，因此如若实现锻件的组织性能调控，需要获得钛合金应力应变的本构 关系，明晰显微组织的演变规律。例如，参考《TC4-DT钛合金热加工工艺研究》（刘 洋，2017年5月），在钛合金构件成形的实际生产中，通常先利用有限元软件对锻件 进行三维数值模拟，研究不同成形工艺对锻件成型的影响，并根据模拟结构优化成 形工艺，从而提高产品质量。参数的模拟最终仍需要落实到实际生产中进行验证， 而多参数影响的不可控以及多变量之间的交叉影响因素均需要多次的实际试验，中 游锻造厂商难以对锻造和热处理环节的每一次参数调整后的锻坯性能进行检测，因 此中游锻造（含锻造及锻后热处理）前期需要大额研发投入及试验件材料投入等。

图：控制其他参数不变，在不同温度下TC4-DT的应力应变关系存在差异

锻件成品（指热处理后成品）疲劳寿命分析是下游检验其是否为合格品的关键环节， 当前多使用理论模拟及超声检测等技术手段完成，但考虑下游高端装备对性能及安 全性的双重高标准，在下游实际导入产品时常多需要一定时间的疲劳试验。例如， 锻件内部的裂纹、气孔、缩孔等缺陷可采用无损检测进行，而锻件内部的宏观组织 则需通过解剖随机抽出的某个锻件典型的截面进行观察与分析，但考虑到下游对于 结构件性能及安全性的双重高标准，对于新供应商的锻件产品通过解剖随机抽出截 面难以保障其实际的使用性能，因此将产品导入成熟供应链或需要一定时间的载机 试验等，所需的时间周期或相对较长。

2. 中低端锻造企业众多，稳定性及性能高要求强化高端锻件行业格局

中低端锻造市场多以价格及成本优势获取市场空间，格局稳定性相对较低。参考派 克新材招股书，在国内市场，我国锻造行业内企业数量众多，但受工艺技术水平、装 备性能以及管理能力的制约，不同锻造企业之间竞争力差异较大。从国内市场看， 我国锻造企业数量众多，竞争比较激烈，大部分锻造企业主要从事普通碳钢、合金 钢、不锈钢材料等锻件的生产，对高温合金、钛合金、铝合金、镁合金等特种合金材 料的加工能力整体不足、产品技术含量及附加值相对较低、工艺水平相对落后，产 品以普通锻件为主，主要面向通用机械等对产品品质要求不高的行业，依靠价格及 成本优势获取部分市场空间。

在国家支持推动下，航空钛合金锻造行业格局演变的核心驱动力可总结为“下游装 备推动、上游材料创新、中游锻造配合”。具体表现为下游装备需求变化牵引上游 钛合金牌号的发展，而由于以锻造及热处理环节为代表的热工艺是钛合金显微组织 形成的重要环节，在新装备牵引新材料的研发期，是新兴锻造厂商能够较易切入的 “关键时间窗口”，因此体现为“中游锻造配合”。

飞机设计方法的发展推动上游材料如钛合金等也随之向高性能方向发展，体现为下 游装备推动+上游材料创新。随着飞机设计由静强度（指结构在常温条件下承受载荷 的能力）发展到耐久性/损伤容限型设计等，钛合金材料也从追求单一高性能到追求 综合高性能方向发展，以满足飞机的长寿命与高减重的设计需求。参考航空工业出 版社《新型航空高性能钛合金材料技术研究与发展》，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，是影响飞机作战能力的重要因素，“十五”以前， 我国钛合金在第三代军机上的用钛量普遍在5%以下，而国外同期的F-35和F-22等第 四代飞机上的钛合金用量已达38.8%，钛合金整体构件最大投影面积达5.53㎡，而且 损伤容限型钛合金已得到成熟应用。例如，新一代飞机和高性能航空发动机对轻质 高强材料提出更苛刻的综合高性能要求，如基本要求强韧性匹配和强塑性匹配，在 使用性能方面要求高疲劳性能与损伤容限性能匹配、疲劳性能与蠕变-持久性能匹配。例如据西部超导2019/6/24招股书P133，“2005年以来随着我国新型战机计划启动， 更高的战机性能对航空用结构钛合金提出了苛刻要求，当时此类钛合金尚属于国内 空白产品。”

图：飞机设计方法的发展推动钛合金材料向综合高性能方向发展

在创新发展材料的基础上，提高相关高性能材料如钛合金构件的综合高性能，需要 配合以热加工工艺为代表的工艺创新，体现为“中游锻造配合”。理论层面，热工 艺（含热变形与热处理）是获得所需显微组织类型和组织参数的必要环节，研制和 发展新型高性能钛合金材料技术，需要依据合金设计与下游应用目标，结合具体合 金类型、组织和强度水平等细节特点，综合应用新型合金化设计方法和综合强韧手 段，同时运用材料创新与工艺创新，设计显微组织类型与组织参数，建立组织参数 控制的工艺路线与技术，才能最终实现下游装备所需求的新型钛合金材料的综合高 性能目标。参考航空工业出版社《新型航空高性能钛合金材料技术研究与发展》，仍 以TC4-DT（我国新型飞机主干中强度高损伤容限型钛合金材料之一）为例，为了获 得高损伤容限性能，单纯依靠纯净化手段难以实现理想的强度-塑性-韧性的最佳综合 匹配关系（西部超导核心技术之一，全称为“钛合金铸锭纯净化熔炼技术”），需要 采用合理的锻造工艺、新型β热处理工艺及实施控制措施来获得细小的显微组织， 降低超声波探伤杂波水平，并最终通过锻造工艺获得性能均匀的锻件组织。随着新 一代飞机采用损伤容限设计，提出钛合金应进一步满足飞机长寿命、高减重的使用 需求，钛合金的β热处理工艺才得以推广应用。以美国军机为例，美国在Ti-6-22-22S 钛合金（TC21）的基础上，通过采用三重β热处理工艺发展了高强度损伤容限型钛 合金，并将其用做F-22飞机下龙骨翼弦等的重要承力构件。对于高强度的Ti-6-22- 22S钛合金来说，采用普通β热处理工艺获得的片层组织，合金塑性的降低程度较大， 对大型锻件或厚截面锻件，甚至降低到不可接受的地步。所以，对高强度的损伤容 限型钛合金来说，必须提出综合高性能要求相适应的新型β热加工工艺技术，以便 在不降低塑性的同时，获得高的损伤容限性能。

以航空航天为代表的高端装备环锻件市场格局相对稳定，尤以贵州安大、贵州航宇、 陕西宏远、三角防务等企业为核心。据派克新材招股书，在高端装备制造行业，由 于对产品的质量、性能和稳定性要求较高，装备制造企业普遍通过合格供应商体系 对锻件供应商进行筛选，只有研发能力、质量控制、交付能力、管理水平等方面均表 现良好的优质企业才能进入其合格供应商名录，因此，仅少部分具有较强竞争力的 领先企业能够直接供货。例如，在高端防务装备领域，据派克新材招股书，公司列入 型号装备采购目录的产品必须符合客户的技术体制，一旦技术体制确定，参与了型 号装备研制并顺利完成定型的企业通常即会成为该型号装备的供应商，而未参与型 号装备研制过程的企业一般无法获得相应订单。同时，防务类产品主要由客户组织 项目综合论证，在客户的控制下进行型号研制和设计定型，整个项目程序严格且时 间较长，非防务类企业难以参与到整个项目流程之中。

3. 核心竞争优势：体现为人技物资源领先、国内外客户优势等

核心锻造及热处理等热工艺生产设备国内领先。锻造装备和锻造工艺直接关系到产 品的质量、性能及成品率等重要指标。据派克新材2021年半年报，公司通过持续不 断的技改投入，目前已拥有7000T锻压机、3600T油压机、3150T快锻机等多台压力 机，0.6m-10m多台精密数控辗环机，并拥有加热炉、热处理炉、金属切削设备、理 化检测设备等400余台，可加工从普通碳钢、不锈钢、合金钢到高温合金、钛合金、 铝合金、镁合金等多种材质，环件产品可覆盖外径200~10000mm，高度30~1600mm 的所有规格尺寸。随着IPO募投项目建设中德国西马克10M辗环机的投产，将进一步 提升公司的装备能力，达到国内领先水平，为公司参与市场竞争奠定硬件基础。

锻造及热处理等热工艺技术领先，参与多项行业标准制定。据派克新材2021年半年 报，在生产工艺方面，公司经过多年的研发积累，熟练掌握了包括设计、锻造、机加 工、热处理、检测工艺等在内的全工艺流程，尤其是在较为核心的锻造和热处理工 艺中，通过中间坯设计、余量控制、精确轧制、材料整形、计算机模拟与数控加热等 多种工艺技术，可实现对锻件各项参数的精确控制。目前，公司拥有34项发明专利， 正在申请34项发明专利，处于行业领先水平。近年来，公司参与起草并已实施的标 准达6项，其中国家军用标准《航天用镁合金环形件毛坯规范》（GJB 9907-2020） 于2021年3月1日起实施。公司曾获第21届、第22届中国专利奖优秀奖、中国有色金 属协会科技进步一等奖，被工信部评为“专精特新小巨人企业”。

公司人物资源效能行业领先。从总员工人数考虑，2020年派克新材、三角防务、航 宇科技、中航重机人均营业收入分别为215.92、200.93、170.22和93.48万元/人，同 期派克新材、三角防务、航宇科技、中航重机人均净利润分别为34.99、66.80、18.45 和5.95万元/人；从生产员工人数考虑，2020年派克新材、三角防务、航宇科技、中 航重机生产人员人均营业收入分别为663.08、359.56、316.35和154.30万元/人，同 期派克新材、三角防务、航宇科技、中航重机生产人员人均净利润分别为107.45、 119.54、34.29和9.82万元/人，或体现公司的人、物资源效能处于行业领先地位。

客户优势明显，为国内外多家航空航天主机厂的供应商之一。参考派克新材2021年 半年报，经过多年培育发展，公司研发能力、生产管理、质量控制、及时交付能力等 得到了客户的广泛认可。公司目前已进入中国航发集团、航天科技集团、航天科工 集团、航空工业集团、上海电气、东方电气、哈电集团、中船重工、中船集团、双良 集团、振华集团、中石化、森松工业、中铁工业等国内各领域龙头企业的供应链体 系，并已通过英国罗罗、美国GE航空、日本三菱电机、德国西门子的全球供应链体 系认证，2021年，公司分别与罗罗和GE航空签订了11年和5年的长协，与此类大型 优质客户形成了稳固的业务合作关系，为公司未来业绩的长期稳定提供了坚实基础。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）