2022年锻造行业市场竞争格局分析.docx

2022年锻造行业市场竞争格局分析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