探航空鍛造企業(yè)商業(yè)模式、格局壁壘、崛起演變

1、一、如何分析航空鍛造行業(yè)的商業(yè)模式及比較優(yōu)勢(shì)我們選取鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈典型企業(yè)為研究樣本，以期從多視角審視上下游不同環(huán)節(jié)的企業(yè)經(jīng)營(yíng)驅(qū)動(dòng)力的本質(zhì)差異。（一）航空鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈：如何理解倒型人均創(chuàng)利及盈利驅(qū)動(dòng)的差異航空鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈上不同環(huán)節(jié)人均創(chuàng)收差異較大，上游材料、中游鍛件及終端主機(jī)廠領(lǐng)先，但人均創(chuàng)利從上游至下游呈現(xiàn)倒型。綜合考慮軍品收入占比及配套的核心地位，我們選取航空鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)的四家典型公司，分別是西部超導(dǎo)、三角防務(wù)、愛樂達(dá)、中航沈飛四家進(jìn)行分析，核心是從財(cái)務(wù)指標(biāo)探討不同環(huán)節(jié)盈利驅(qū)動(dòng)的差異。計(jì)算四家企業(yè)2017-2020年四年人均創(chuàng)收均值，西部超導(dǎo)、三角防 務(wù)、愛樂達(dá)、中航沈飛四家企業(yè)分別

2、為168.42、184.93、40.86、155.36萬元/人，上游材料、中游鍛件及終端主機(jī)廠的人均創(chuàng)收領(lǐng)先，并且差異較小，或反映對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的高價(jià)值屬性。但從人均創(chuàng)利看，四家企業(yè)2017-2020年均值分別為23.85、 59.76、19.84、6.54萬元/人，呈現(xiàn)倒型的形態(tài)分布，與傳統(tǒng)認(rèn)知的微笑曲線（上游及下游盈利能力領(lǐng)先）具有顯著差異。圖1：航空產(chǎn)業(yè)鏈分環(huán)節(jié)典型企業(yè)人均創(chuàng)收（萬元/人）圖2：航空產(chǎn)業(yè)鏈分環(huán)節(jié)典型企業(yè)人均創(chuàng)利（萬元/人）20172018201920202017201820192020250.0080.00200.00150.00100.0070.0060.0050.0040.

3、0030.0020.0050.0010.000.00西部超導(dǎo)三角防務(wù)愛樂達(dá)中航沈飛0.00西部超導(dǎo)三角防務(wù)愛樂達(dá)中航沈飛數(shù)據(jù)來源：wind，（計(jì)算公式：某一年度人均創(chuàng)收等于同年主營(yíng)業(yè)務(wù)收入除以公司員工總數(shù)）數(shù)據(jù)來源：wind，（計(jì)算公式：某一年度人均創(chuàng)利等于同年凈利潤(rùn)除以公司員工總數(shù)）我們認(rèn)為，商業(yè)模式的基本定義在于企業(yè)如何利用現(xiàn)有資源去創(chuàng)造價(jià)值，而現(xiàn)有資源從形態(tài)上可劃分為人、財(cái)、物三大類，本質(zhì)上企業(yè)家需要統(tǒng)籌三大類資源以實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)，具體的增長(zhǎng)路徑為企業(yè)如何賺錢、賺多少錢的關(guān)鍵所在。參考清華管理評(píng)論2020年8月20日公眾號(hào)發(fā)布的商業(yè)模式的現(xiàn)代思維與創(chuàng)新路勁（唐德淼，陳勁），商業(yè)模式是企業(yè)實(shí)現(xiàn)盈

4、利、價(jià)值成長(zhǎng)和基業(yè)長(zhǎng)青的基礎(chǔ)，是由多個(gè)相互依存、互為補(bǔ)充的資源要素組成的整體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建商業(yè)模式是為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)價(jià)值的最大化，核心能力和資源整合是商業(yè)模式價(jià)值實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵影響因素。圖3：商業(yè)模式是實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)的主要路徑再定義價(jià)格驅(qū)動(dòng)型變化是什么？再定義客戶行業(yè)規(guī)則是什么？客戶定位、需求與決策鏈資源能力有什么？收入來源成本結(jié)構(gòu)價(jià)格價(jià)再定義增長(zhǎng)數(shù)據(jù)來源：商業(yè)模式思考的邏輯（夏驚鳴，清華管理評(píng)論，2019 年）基于對(duì)基礎(chǔ)制造業(yè)的認(rèn)知及對(duì)商業(yè)模式本質(zhì)的理解，我們建立兩個(gè)衡量盈利驅(qū)動(dòng)模式的核心指標(biāo)生產(chǎn)人員人均產(chǎn)值及單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值，可觀察到產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)企業(yè)的數(shù)值及增長(zhǎng)率存在較大差異?？紤]到企業(yè)存在存貨結(jié)轉(zhuǎn)及下游

5、客戶確認(rèn)收入節(jié)奏存在差異，我們將年度產(chǎn)值定義為本年度的營(yíng)業(yè)成本與年末存貨中剔除原材料部分的賬面價(jià)值之和?；诖耍吧a(chǎn)人員人均產(chǎn)值”我們定義為該年度的產(chǎn)值除以公司該年度年初及年末生產(chǎn)人員數(shù)量的均值，“單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值”定義為該年度的產(chǎn)值除以公司該年度年初及年末機(jī)器設(shè)備賬面價(jià)值的均值。觀察到，2018- 2020年中下游企業(yè)生產(chǎn)人員人均產(chǎn)值保持相對(duì)穩(wěn)定趨勢(shì)，而西部超導(dǎo)、三角防務(wù)增長(zhǎng)較為迅速，而其中三角防務(wù)接近翻倍。在單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值方面，中下游企業(yè)保持相對(duì)平穩(wěn)趨勢(shì)，如愛樂達(dá)2017年、2020年分別為1.49、1.42，中航沈飛分別為 25.18、22.41，為四家企業(yè)最高值；西部超導(dǎo)逐年遞減，

6、從4.34下降至3.51，降幅最大。而三角防務(wù)逐年增長(zhǎng)并實(shí)現(xiàn)翻倍以上漲幅，從0.75增長(zhǎng)至1.82。圖4：航空鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)人員人均產(chǎn)值圖5：航空鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值西部超導(dǎo)三角防務(wù)愛樂達(dá)中航沈飛西部超導(dǎo)三角防務(wù)愛樂達(dá)中航沈飛600.0030.00500.0025.00400.0020.00300.0015.00200.0010.00100.005.000.0020172018201920200.002017201820192020數(shù)據(jù)來源：Wind，（單位，萬元/人）數(shù)據(jù)來源：Wind，（無單位，數(shù)值表示一元的機(jī)器設(shè)備會(huì)產(chǎn)生多少的產(chǎn)值）以2018-2020年三個(gè)年度為分析期間，觀察

7、到產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)企業(yè)的產(chǎn)值核心驅(qū)動(dòng)力存在較大差異。產(chǎn)值方面，2020年西部超導(dǎo)、三角防務(wù)、愛樂達(dá)和中航沈飛四家企業(yè)較2018年分別增長(zhǎng)至1.69、1.93、2.05和1.16倍。從企業(yè)主要資源“人”角度分析，2018-2020年期間生產(chǎn)人員人均產(chǎn)值分別增長(zhǎng)至1.38、2.05、1.19和1.17倍，同期生產(chǎn)人員規(guī)模分別增長(zhǎng)至1.29、1.02、1.78和0.97倍。從另一主要資源 “物”角度分析，2018-2020年單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值四家企業(yè)分別增長(zhǎng)至0.92、 2.00、1.11和0.87倍，同期機(jī)器設(shè)備賬面價(jià)值分別增長(zhǎng)至1.75、0.98、1.98和1.18倍。我們認(rèn)為，指標(biāo)間同比增幅大小關(guān)

8、系或反映其核心盈利驅(qū)動(dòng)或者是稱為規(guī)模驅(qū)動(dòng)的主要因素。例如，在人均產(chǎn)值漲幅與產(chǎn)值漲幅接近一致的情況下，若生產(chǎn)人員增幅大幅小于前兩者指標(biāo)，即說明該環(huán)節(jié)的規(guī)模擴(kuò)大并非“人員驅(qū)動(dòng)”。同理，若單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值與產(chǎn)值接近一致的情況下，若設(shè)備賬面價(jià)值增幅小于前兩者指 標(biāo)，即說明該環(huán)節(jié)的規(guī)模擴(kuò)大并非“機(jī)器驅(qū)動(dòng)”。此外，人員規(guī)模的擴(kuò)大、設(shè)備賬面價(jià)值的擴(kuò)大卻伴隨著人均產(chǎn)值及單位機(jī)器產(chǎn)值增幅的下降，或反映該環(huán)節(jié)存在 “規(guī)模不經(jīng)濟(jì)”特征?；谏鲜鏊募夜镜能娖氛急燃八幃a(chǎn)業(yè)鏈的特性，為了更好的分析航空鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)盈利驅(qū)動(dòng)力差異，我們將其指代為材料、鍛件、機(jī)加及整機(jī)四個(gè)環(huán)節(jié)。圖6：航空鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈分環(huán)節(jié)公司產(chǎn)值指標(biāo)

9、（不同指標(biāo)在2020年數(shù)值與2018年數(shù)值的比值）產(chǎn)值增幅 人均產(chǎn)值增幅 生產(chǎn)人員增幅 單位機(jī)器產(chǎn)值增幅 機(jī)器設(shè)備增幅2.502.001.501.000.500.00西部超導(dǎo)三角防務(wù)愛樂達(dá)中航沈飛數(shù)據(jù)來源：wind，（二）受限繁雜流程上游材料規(guī)模經(jīng)濟(jì)較弱，下游機(jī)加范圍經(jīng)濟(jì)較弱上游材料產(chǎn)值規(guī)模擴(kuò)大的核心驅(qū)動(dòng)力或在于設(shè)備，體現(xiàn)為穩(wěn)定的單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值、高于總產(chǎn)值及單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值的機(jī)器設(shè)備投入。2018-20年期間內(nèi)，西部超導(dǎo)產(chǎn)值增長(zhǎng)至1.69倍，單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值、機(jī)器設(shè)備、人均產(chǎn)值、生產(chǎn)人員分別增長(zhǎng)至0.92、1.75、1.38和1.29倍，產(chǎn)值增幅與機(jī)器設(shè)備賬面價(jià)值增幅接近，單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值縮

10、小但接近為1，說明公司實(shí)際盈利驅(qū)動(dòng)或來自于設(shè)備的持續(xù)性投入，需要不斷提高的設(shè)備投入以滿足生產(chǎn)端規(guī)模擴(kuò)大的需求。圖7：2020年西部超導(dǎo)的機(jī)器設(shè)備、人員與產(chǎn)值等相較2018年比值產(chǎn)值增幅1.69幅1.381.750.921.29機(jī)器設(shè)備增單位機(jī)器產(chǎn)值增幅人均產(chǎn)值增幅生產(chǎn)人員增幅數(shù)據(jù)來源：wind，繁雜且多環(huán)節(jié)的生產(chǎn)鏈或是導(dǎo)致材料環(huán)節(jié)生產(chǎn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)相對(duì)較弱的本質(zhì)原因之一。據(jù)西部超導(dǎo)招股書，以大棒材和鍛坯的生產(chǎn)流程為例，需要在西部超導(dǎo)內(nèi)部經(jīng)過熔鑄廠（鑄錠熔煉）和自由鍛造廠（大棒材和鍛坯生產(chǎn)）兩個(gè)制造廠的加工，并在單個(gè)廠內(nèi)需要多個(gè)環(huán)節(jié)的加工流程，如在熔鑄廠需要經(jīng)過混料、壓制電機(jī)、焊電極、三次熔煉等工藝，

11、而絕大多數(shù)環(huán)節(jié)需配套不同生產(chǎn)設(shè)備，導(dǎo)致各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)瓶頸將會(huì)影響最終產(chǎn)值的釋放與擴(kuò)大。圖8：西部超導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)流程圖9：西部超導(dǎo)生產(chǎn)流程需要多款專用型設(shè)備數(shù)據(jù)來源：西部超導(dǎo)招股書，數(shù)據(jù)來源：西部超導(dǎo)招股書，上游材料端或存在“學(xué)習(xí)曲線”效應(yīng)。從單位生產(chǎn)人員產(chǎn)值看，以西部超導(dǎo)為例從2017年的301.72萬元，提升至2020年的418.19萬元，相比于2017年增長(zhǎng)至1.38 倍，而同期產(chǎn)值增長(zhǎng)至1.69倍。我們認(rèn)為，單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值的逐年下降（從4.34下降至3.51），設(shè)備端的規(guī)模經(jīng)濟(jì)較弱被另一重要的生產(chǎn)要素“人員”的熟練程度提高所部分抵消，如機(jī)器設(shè)備賬面凈值從2016年的2.40億擴(kuò)張至2020

12、年的6.76億元，同期生產(chǎn)人員從369人擴(kuò)張至582人，前者增幅為182%，后者增幅為56%，勞動(dòng)力這一生產(chǎn)要素在材料的生產(chǎn)過程得到復(fù)用。圖10：西部超導(dǎo)在單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值遞減的情況下，人均產(chǎn)值穩(wěn)中有升單位生產(chǎn)人員營(yíng)業(yè)成本+存貨除原材料部分/萬元（左軸）單位機(jī)器設(shè)備賬面價(jià)值營(yíng)業(yè)成本+存貨除原材料部分（右軸）450.00400.00350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.000.00數(shù)據(jù)來源：wind，下游機(jī)加重視設(shè)備及人員的雙重投入。其一，在設(shè)備單位產(chǎn)值有限的情況下，營(yíng)收規(guī)模的擴(kuò)大需要不斷投入生產(chǎn)設(shè)備，整體體現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)相對(duì)較弱。對(duì)于愛樂達(dá)， 2017-20

13、20年單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值分別為1.49、1.28、1.35和1.42。據(jù)公司2021年6月2日募集說明書以及2021年4月14日首次公開發(fā)行股票并在創(chuàng)業(yè)板上市招股說明書，公司數(shù)控加工產(chǎn)能利用率在2017、2018、2019、2020年的產(chǎn)能利用率分別為62%、72%、86%、87%。從相對(duì)增幅看，愛樂達(dá)2020年相對(duì)于2018年，總產(chǎn)值、機(jī)器設(shè)備賬面價(jià)值、單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值增值至2.05倍、1.98倍和1.11倍?？偖a(chǎn)值增速與機(jī)器設(shè)備賬面價(jià)值增速接近，但單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值小于前兩者。其二，下游機(jī)加環(huán)節(jié)體現(xiàn)為對(duì)人員規(guī)模的持續(xù)性投入。2018-2020年，愛樂達(dá)人均產(chǎn)值、生產(chǎn)人員規(guī)模增長(zhǎng)至1.19倍和1

14、.78倍，后者與愛樂達(dá)同期產(chǎn)值增幅接近。從生產(chǎn)成本構(gòu)成看，下游機(jī)加環(huán)節(jié)的重人力特征體現(xiàn)在高人工成本上。我們選取現(xiàn)金流量表中“支付給職工以及為職工支付的現(xiàn)金”衡量人工成本（權(quán)責(zé)發(fā)生制與收付實(shí)現(xiàn)制的差異決定該指標(biāo)衡量當(dāng)期發(fā)生的人工成本存在一定誤差），以“支付給職工以及為職工支付的現(xiàn)金/營(yíng)業(yè)總成本”考量不同環(huán)節(jié)對(duì)于人工投入規(guī)模的差異，愛樂達(dá)在2017-2020年該指標(biāo)分別為50.46%、53.08%、45.55%和37.92%，以 2020年為例，分別是西部超導(dǎo)、三角防務(wù)、中航沈飛3.20倍、4.08倍和3.03倍。圖11：2020年愛樂達(dá)的機(jī)器設(shè)備、人員與產(chǎn)值相較2018年比值圖12：不同公司的人

15、工成本/營(yíng)業(yè)成本比重差異較大愛樂達(dá)產(chǎn)值增幅60.00%2.051.191.111.7850.00% 西部超導(dǎo) 三角防務(wù)愛樂達(dá) 中航沈飛機(jī)器設(shè)備增幅1.98人均產(chǎn)值增幅40.00%30.00%單位機(jī)器產(chǎn)值增幅生產(chǎn)人員增幅20.00%10.00%0.00%2017201820192020數(shù)據(jù)來源：wind，數(shù)據(jù)來源：wind，（數(shù)值=支付給職工以及為職工支付的現(xiàn)金/營(yíng)業(yè)總成本）在弱范圍經(jīng)濟(jì)特征下，機(jī)加環(huán)節(jié)規(guī)模的擴(kuò)大需要設(shè)備與人員持續(xù)的雙重投入。從機(jī)械加工的生產(chǎn)流程及工藝考慮，機(jī)加環(huán)節(jié)具有典型的弱范圍經(jīng)濟(jì)特征，（1）加工品類繁雜，不同零件的工藝流程有較大差異。金屬材料的機(jī)械加工主要包括銑削加工、車削

16、及鏜孔、鉆孔、攻絲、磨削加工等，加工工藝繁多。（2）不同零件均需設(shè)定特定的加工工藝。在實(shí)際生產(chǎn)流程中，需要根據(jù)不同零件機(jī)械加工的特點(diǎn)，首先選擇合適的刀具，然后根據(jù)工件確定適當(dāng)?shù)能囅鲄?shù)、工裝和切削冷卻方法等。如若加工方法和加工參數(shù)控制不當(dāng)，會(huì)造成表面完整性的破壞，產(chǎn)生包括表面劃 傷、表面燒傷、微裂紋、塑性變形等表面缺陷，最終會(huì)導(dǎo)致鈦合金零件的疲勞性能或抗應(yīng)力腐蝕性能等使用性能的降低。（3）不同金屬材料的加工工藝存在較大差別。例如，鈦合金的機(jī)加性能與同等強(qiáng)度的較硬鋼類似，高切削溫度、與刀具發(fā)生化學(xué)反應(yīng)及彈性模量較低等，均是鈦合金相比于其他金屬較難進(jìn)行機(jī)械加工的原 因。以上三點(diǎn)共同導(dǎo)致機(jī)加環(huán)節(jié)的弱

17、范圍經(jīng)濟(jì)，即對(duì)于某一機(jī)加廠而言，前期在特定加工零件上所積累的工藝經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)下一個(gè)差異較大的工件進(jìn)行加工時(shí)，需要重新根據(jù)加工材料、加工零件形狀、加工周期等進(jìn)行調(diào)整。圖13：不同機(jī)械加工方式對(duì)于鈦合金棒材的疲勞極限有較大影響數(shù)據(jù)來源：新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展（朱知壽，航空工業(yè)出版社），（三）中游鍛造行業(yè)商業(yè)模式：類晶圓代工模式下解決主機(jī)廠需求痛點(diǎn)晶圓代工行業(yè)屬于半導(dǎo)體商業(yè)模式分工環(huán)節(jié)的一環(huán)。半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游大體可分為：設(shè)計(jì)軟件（EDA）、設(shè)備、材料（晶圓及耗材）、IC設(shè)計(jì)、代工、封裝等。Fabless與IDM廠商負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì)工作，其中IDM廠商是指集成了設(shè)計(jì)、制造、封裝、

18、銷售等全流程的廠商，一般是一些科技巨頭公司，F(xiàn)abless廠商相比 IDM規(guī)模更小，一般只負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì)工作。分工模式（Fabless-Foundry）的出現(xiàn)主要是由于芯片制程工藝的不斷發(fā)展，工藝研發(fā)費(fèi)用及產(chǎn)線投資升級(jí)費(fèi)用大幅上 升，導(dǎo)致一般芯片廠商難以覆蓋成本，而 Foundry廠商則是統(tǒng)一對(duì)Fabless和IDM的委外訂單進(jìn)行流片，形成規(guī)?；a(chǎn)優(yōu)勢(shì)，保證盈利同時(shí)不斷投資研發(fā)新的制程工藝，是摩爾定律的主要推動(dòng)者。圖14：晶圓代工屬于半導(dǎo)體兩種商業(yè)模式中分工模式的其中一環(huán)數(shù)據(jù)來源：艾瑞咨詢，晶圓代工行業(yè)屬于典型的重資產(chǎn)行業(yè)，其重資產(chǎn)屬性來自于以核心制造設(shè)備光刻 機(jī)、刻蝕機(jī)等為代表的多型專用設(shè)備

19、，而其中先進(jìn)制程所使用的光刻機(jī)多外購(gòu)自荷蘭廠商ASML。據(jù)中芯國(guó)際招股書，在摩爾定律的推動(dòng)下，元器件集成度的大幅提高要求集成電路線寬不斷縮小，導(dǎo)致生產(chǎn)技術(shù)與制造工序愈為復(fù)雜，制造成本呈指數(shù)級(jí)上升趨勢(shì)。當(dāng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)向5納米甚至更小的方向升級(jí)時(shí)，集成電路的制造需要采用昂貴的極紫外光刻機(jī)，或采用多重模板工藝，重復(fù)多次薄膜沉積和刻蝕工序以實(shí)現(xiàn)更小的線寬，使得薄膜沉積和刻蝕次數(shù)顯著增加，意味著集成電路制造企業(yè)需要投入更多且更先進(jìn)的光刻機(jī)、刻蝕設(shè)備和薄膜沉積設(shè)備等，造成巨額的設(shè)備投 入，可以發(fā)現(xiàn)晶圓代工廠的典型企業(yè)中芯國(guó)際、臺(tái)積電的固定資產(chǎn)占總資產(chǎn)凈值比重約在40%以上，致近年來折舊費(fèi)用占臺(tái)積電營(yíng)收規(guī)模保持

20、在20%30%左右、總折舊費(fèi)用確認(rèn)為營(yíng)業(yè)成本比例在90%95%、營(yíng)業(yè)成本中折舊費(fèi)用占比在40%附近最高達(dá)50%。以5納米制程看，需要向荷蘭廠商ASML采購(gòu)其EUV極紫外線光刻機(jī)，而據(jù)ASML2020年年報(bào)測(cè)算，2020年實(shí)現(xiàn)31臺(tái)EUV系統(tǒng)的銷售，較2019年增加5臺(tái)，而新增銷售收入16.64億歐元，預(yù)計(jì)單臺(tái)EUV系統(tǒng)價(jià)值量在3億歐元以上，約合人民幣22億元，單臺(tái)設(shè)備的價(jià)值量較大。從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)看，光刻機(jī)為晶圓代工的上游設(shè)備供應(yīng)商，以臺(tái)積電為代表的晶圓代工廠基于該設(shè)備的基礎(chǔ)上自研集成電路制造技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)將光掩膜上的電路圖形，大批量的在晶圓上實(shí)現(xiàn)客戶所需的特定集成電路結(jié)構(gòu)。因此，晶圓代工企業(yè)的核

21、心競(jìng)爭(zhēng)壁壘，除了前期高額的資本投入外（主要是設(shè)備投入，如中芯國(guó)際2020年招股書募投項(xiàng)目之一的12英寸芯片 SN1項(xiàng)目的總投資額約為90億美元，其中73億美元為生產(chǎn)設(shè)備購(gòu)置及安裝費(fèi)），而考慮核心設(shè)備如光刻機(jī)、刻蝕機(jī)多為外購(gòu)，因此更核心的壁壘在于基于對(duì)設(shè)備等理解而自研的工藝控制。圖15：技術(shù)節(jié)點(diǎn)的縮小需要更大規(guī)模的設(shè)備投入圖16：晶圓代工重資產(chǎn)屬性較為突出中芯國(guó)際（固定資產(chǎn)凈值/總資產(chǎn)）臺(tái)積電（固定資產(chǎn)凈值/總資產(chǎn)）80%70%60%50%40%30%20%10%0%數(shù)據(jù)來源：中芯國(guó)際招股書，數(shù)據(jù)來源：wind，彭博，從本質(zhì)上說，類似于晶圓代工，鍛造行業(yè)依靠其加工工藝賺錢，設(shè)備也多為外購(gòu)，核心壁

22、壘取決于其對(duì)鍛造工藝的理解。鍛造是一種工藝，設(shè)備僅是基礎(chǔ)，鍛造不僅僅是為了獲得需要的形狀尺寸，也是改善鍛件組織和提高性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即鍛造工藝決定鍛件組織形態(tài)，而鍛件組織形態(tài)直接影響最終產(chǎn)品的力學(xué)性能。其中，鍛造工藝參數(shù)含有多方面，如鍛件溫度（對(duì)鍛坯組織性能的影響最為明顯）、保溫時(shí)間、鍛造變形量、變形速率和鍛后冷卻速度等。參考國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局披露的發(fā)明專利申請(qǐng)（申請(qǐng)公布號(hào)為CN 110814251 A，申請(qǐng)公布日為2020.02.21），三角防務(wù)提出“一種起落架用大型TC18鈦合金模鍛件的鍛造方法”，涉及鍛造技術(shù)領(lǐng)域，使用該發(fā)明生產(chǎn)出來組織力學(xué)性能均勻性好，并具備良好表面質(zhì)量的TC18鈦合金模鍛

23、件，同時(shí)降低了原材料的消耗和零件后期機(jī)加工時(shí)，能夠滿足新型運(yùn)輸機(jī)起落架關(guān)鍵件對(duì)大尺寸、高減重、長(zhǎng)壽命和低成本的需求。因此，對(duì)于三角防務(wù)目前的商業(yè)模式，或可簡(jiǎn)單理解成臺(tái)積電的晶圓代工模式，核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在鍛造過程的工藝控制【接受主機(jī)廠圖紙（華為或蘋果芯片設(shè)計(jì)圖紙），用清華大學(xué)的400MN液壓設(shè)備（使用ASML的光刻機(jī)），做成客戶需要的、形狀與性能兼顧的鍛件產(chǎn)品（制程芯片），并基于設(shè)備及長(zhǎng)期的工藝積累，與主機(jī)廠共同參與高端裝備的研發(fā)】。ASML主要產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)清華大學(xué)主要產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備28nm7nm14nm5nm模鍛技術(shù)整體框制坯技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備熱處理技術(shù) 渦輪盤鍛造鋼細(xì)晶化技術(shù)光刻機(jī)晶圓體芯片制

24、程工藝4萬噸模鍛液壓機(jī)模鍛件鈦合金和高溫合金技術(shù)零件圖樣檢驗(yàn)交付主要客戶：蘋果、華為飛機(jī)主機(jī)廠、航發(fā)主機(jī)廠圖17：鍛造行業(yè)本質(zhì)的商業(yè)模式是基于先進(jìn)工藝賺加工的錢數(shù)據(jù)來源：三角防務(wù)招股書，（四）鍛造比較優(yōu)勢(shì)：研發(fā)費(fèi)用前置及技術(shù)可拓展性帶來的強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)中游鍛件典型代表三角防務(wù)在2018-2020年擴(kuò)張產(chǎn)值依靠的是單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值及單位生產(chǎn)人員產(chǎn)值的擴(kuò)大。2018-20年，三角防務(wù)產(chǎn)值增長(zhǎng)至1.93倍，同期機(jī)器設(shè)備增幅、生產(chǎn)人員增幅幾乎不變，而人均產(chǎn)值、單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值增幅與產(chǎn)值增幅接近，即三角防務(wù)2018-20年產(chǎn)值的擴(kuò)大主要依靠設(shè)備及人員利用效率的提高，具備強(qiáng)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的特征。從產(chǎn)業(yè)鏈上下游對(duì)比看

25、，三角防務(wù)的人均產(chǎn)值增幅及單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值增幅為鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈最高，西部超導(dǎo)、三角防務(wù)、愛樂達(dá)、中航沈飛的 2018-20年人均產(chǎn)值增幅分別為38%、105%、19%和17%，三角防務(wù)的人均產(chǎn)值增幅明顯，其余三者變化較??；四家企業(yè)的單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值增幅分別為-8%、 100%、11%和-13%，從設(shè)備利用率看，三角防務(wù)不僅最高且與同期人均產(chǎn)值的增幅接近一致，反映其對(duì)“人”、“物”兩大主要生產(chǎn)要素的充分利用。圖18：鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈典型企業(yè)2020年人均產(chǎn)值及單位機(jī)器產(chǎn)值與2018年比值情況對(duì)比圖19：鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈典型企業(yè)2020年產(chǎn)值、生產(chǎn)人員和機(jī)器設(shè)備與2018年比值情況對(duì)比2.50人均產(chǎn)值增幅單

26、位機(jī)器產(chǎn)值增幅2.50產(chǎn)值增幅生產(chǎn)人員增幅機(jī)器設(shè)備增幅2.002.001.501.501.001.000.500.500.000.00西部超導(dǎo)三角防務(wù)愛樂達(dá)中航沈飛數(shù)據(jù)來源：wind，數(shù)據(jù)來源：造成上述原因的本質(zhì)，我們認(rèn)為有三，制造工藝環(huán)節(jié)相對(duì)精簡(jiǎn)、潛在的產(chǎn)能利用率提升空間以及強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)特征，而其中相對(duì)精簡(jiǎn)的工藝流程與強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)是中游鍛造環(huán)節(jié)最核心的比較優(yōu)勢(shì)之一。其一，中游鍛造制造工藝環(huán)節(jié)相對(duì)精簡(jiǎn)，擴(kuò)張最終環(huán)節(jié)的產(chǎn)值的速度及投入或優(yōu)于上游材料端。例如，對(duì)于鈦棒的生產(chǎn)流程，需要從海綿鈦制成鑄錠后，再將鑄錠制成棒材；對(duì)于前者，需要將海綿鈦進(jìn)行烘干、布料配料、處理、篩分、混料、壓制電機(jī)、電極焊接、一

27、次熔煉、二次熔煉等多環(huán)節(jié)制成鈦錠；對(duì)于后者，將鑄錠制成棒材需要經(jīng)過中斷、涂層、加熱、打破、精鍛、退火等環(huán)節(jié)才能最終入庫(kù)，而上述環(huán)節(jié)所需設(shè)備各有差異，即對(duì)于上游鈦材而言，擴(kuò)大下游最終產(chǎn)品（以棒材為例）產(chǎn)能規(guī)模需要同步擴(kuò)張各環(huán)節(jié)設(shè)備及一定的人力資源，擴(kuò)張速度限制于多環(huán)節(jié)的瓶頸，從“木桶理論”角度看產(chǎn)能的潛在瓶頸受限較大，突破最終環(huán)節(jié)的產(chǎn)能瓶頸意味著需要更大的資本支出，但環(huán)節(jié)的復(fù)雜程度實(shí)際上部分反映其制造的難度及技術(shù)壁壘。而對(duì)于中游鍛造環(huán)節(jié)，其生產(chǎn)制造過程相對(duì)精簡(jiǎn)。例如，中游鍛件廠商在獲得上游的鈦棒等原材料后，將其在加熱爐下料，然后鍛造（有自由鍛、模鍛等工 藝，但所需設(shè)備單一僅為鍛造機(jī)），之后經(jīng)過熱

28、處理可形成最終產(chǎn)品，若之后的檢測(cè)合格則可最終入庫(kù)。以三角防務(wù)為例，截至2018年12月31日，不考慮后續(xù)的機(jī)加設(shè)備，公司主要生產(chǎn)設(shè)備包括400MN液壓機(jī)（原值4.28億元）、31.5MN快鍛液壓機(jī)（原值0.35億元）、20臺(tái)加熱爐（原值合計(jì)0.14億元）及22臺(tái)起重機(jī)（原值合計(jì)0.13億元），流程的相對(duì)精簡(jiǎn)及所需的設(shè)備的相對(duì)單一下，擴(kuò)充下游最終產(chǎn)能的瓶頸相比于上游材料端會(huì)較少。海綿鈦及合金元素干燥及處理一次熔煉真空電弧爐鈦錠測(cè)試?yán)砘瘷z測(cè)設(shè)備配料 混料混布料系統(tǒng)制備電極塊油壓機(jī)電機(jī)組焊二次熔煉鈦棒弱酸洗探傷矯直及車光退火精鍛加熱，鍛造與打磨西部超導(dǎo)三角防務(wù)加熱爐31.5MN快鍛機(jī)加熱自由鍛造熱處

29、理機(jī)械加工31.5MN快鍛機(jī)400MN液壓機(jī)鍛件設(shè)計(jì)模具加工自由鍛制坯模鍛熱處理快鍛機(jī)真空退火爐超聲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖20：相比上游材料廠西部超導(dǎo)，三角防務(wù)工藝環(huán)節(jié)相對(duì)精簡(jiǎn)同時(shí)所需設(shè)備較少機(jī)械加工 測(cè)試?yán)砘瘷z測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)來源：西部超導(dǎo)招股書，三角防務(wù)招股書，寶雞西工鈦合金制品有限公司官網(wǎng)，表1：截至2018年西部超導(dǎo)及其控股子公司擁有的主要設(shè)備序號(hào)固定資產(chǎn)名稱數(shù)量成新率(%)所有權(quán)人序號(hào)固定資產(chǎn)名稱數(shù)量成新率(%)所有權(quán)人序號(hào)固定資產(chǎn)名稱數(shù)量成新率(%)所有權(quán)人12345MN快鍛機(jī)精鍛機(jī)油壓機(jī)11144.0913.3492.08西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)101112一廠自制 5 噸電弧爐稱重混布料系統(tǒng) 混

30、布料系統(tǒng)11155.8193.6436.56西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)20212210KV 高壓配電系統(tǒng)巨拉絲機(jī)天然氣臺(tái)式鍛造加熱爐11123.5038.7630.34西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)456真空電弧爐 真空電弧爐（8 噸爐）8 噸電弧爐11114.0426.1645.54西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)131415剝皮機(jī)高端裝備用鈦合金項(xiàng)目配電柜組鈦及鈦合金大直徑棒材水浸超聲檢測(cè)系統(tǒng)11160.3496.8343.49西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)232425進(jìn)口八模拉絲機(jī)15m 單室內(nèi)加熱真空退火爐鍛造二車間低壓配電系統(tǒng)11113.5738.2120.31西部超導(dǎo)西部

31、超導(dǎo)西部超導(dǎo)785#真空自耗電弧爐 16MN快鍛機(jī)組1153.3922.56西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)1617鈦合金冷連扎機(jī)真空電子束焊機(jī)1184.1038.072627雙工位預(yù)抽真空等離子焊箱1 噸真空電弧爐1148.9548.41西部超導(dǎo)西部超導(dǎo)98MN快鍛機(jī)137.91西部超導(dǎo)1870T 鈮鈦/銅復(fù)合棒材冷拔卷曲機(jī)15.00288 噸真空感應(yīng)爐192.05聚能高合1930MN 油壓機(jī)122.3929保護(hù)氣氛電渣爐195.23聚能高合30真空自耗電弧爐195.23聚能高合數(shù)據(jù)來源：西部超導(dǎo)招股書，其二，潛在的產(chǎn)能利用率空間較大。我們認(rèn)為，一方面，單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值趨勢(shì)的變化（指增加或者降低）背后的主導(dǎo)

32、因素在于其產(chǎn)能利用率，即生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)能利用率決定了單位機(jī)器設(shè)備的產(chǎn)值是增加還是降低；一方面，單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值的絕對(duì)值大小背后的主導(dǎo)因素有二，一是該設(shè)備所在的生產(chǎn)工序，二是該環(huán)節(jié)設(shè)備的實(shí)際產(chǎn)值上限。以西部超導(dǎo)與愛樂達(dá)為例，西部超導(dǎo)的高端鈦合金材料產(chǎn)能利用率在 2017-19年分別是108.75%、55.09%和84.10%，但同期西部超導(dǎo)的單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值分別為4.34、3.81和3.74，即一元機(jī)器設(shè)備的投入產(chǎn)生的產(chǎn)值有限且有所降 低；愛樂達(dá)方面，公司數(shù)控加工產(chǎn)能利用率在2018-20年分別是72%、86%和 87%，而同期單位機(jī)器設(shè)備分別為1.28、1.35和1.42。再如，三角防務(wù)的單位機(jī)

33、器設(shè)備產(chǎn)值與其產(chǎn)能利用率協(xié)同性較大，2018-20年公司主要產(chǎn)品的產(chǎn)能利用率分別為57.69%、72.34%和105.01%，同期單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值分別為0.91、1.19到 1.82。三角防務(wù)產(chǎn)品制造流程可精簡(jiǎn)劃分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，加熱及鍛壓，分別所需要的設(shè)備為加熱爐及400MN鍛壓機(jī)，因此考慮其產(chǎn)能瓶頸需要單獨(dú)對(duì)二者進(jìn)行考慮。對(duì)于后者，400MN鍛壓機(jī)潛在產(chǎn)值較大。參考潤(rùn)滑與密封2012年37期援引西安晚報(bào)報(bào)道，“西安三角航空科技有限責(zé)任公司投資建設(shè)的400MN大型模鍛液壓機(jī)，是代表這國(guó)際大型液壓機(jī)最先進(jìn)水平的國(guó)家重大裝備項(xiàng)目，總投資8億元，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值將超過30億元?！?020年公司產(chǎn)值（同期營(yíng)收

34、加上年末存貨剔除原材料部分）為7.71億元，實(shí)際的產(chǎn)值空間較大。因此，我們認(rèn)為，其核心產(chǎn)能瓶頸在于鍛壓的前述環(huán)節(jié)所需設(shè)備加熱爐。而從總價(jià)值量考慮，截至2018年末和 2020年末，三角防務(wù)加熱爐設(shè)備賬面原值分別為1448.43萬元和2291.82萬元，僅占公司同期期末固定資產(chǎn)的2.46%和4.00%，考慮2018年末單臺(tái)加熱爐原值也僅約為72萬元，其投入量有限，后期為擴(kuò)張產(chǎn)能而增加的資本支出實(shí)際較低，且空余產(chǎn)能瓶頸對(duì)于公司成本端的壓力較小（指相關(guān)加熱爐投入資產(chǎn)轉(zhuǎn)固后的折舊攤銷）。圖21：西部超導(dǎo)2017-20年產(chǎn)能利用率及設(shè)備產(chǎn)值圖22：愛樂達(dá)2018-20年產(chǎn)能利用率及設(shè)備產(chǎn)值西部超導(dǎo)高端鈦

35、合金產(chǎn)能利用率西部超導(dǎo)單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值愛樂達(dá)數(shù)控加工產(chǎn)能利用率愛樂達(dá)單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值120.00%100.00%80.00%60.00%40.00%20.00%0.00%20172018201920205.004.504.003.503.002.502.001.501.000.500.0010.90.80.70.60.50.40.30.20.1020172018201920201.551.501.451.401.351.301.251.201.15數(shù)據(jù)來源：wind，西部超導(dǎo)招股書，數(shù)據(jù)來源：wind，愛樂達(dá)非公開發(fā)行募集說明書（修訂版），廣發(fā)證券發(fā)展研究中心圖23：三角防務(wù)2017-20年產(chǎn)

36、能利用率及設(shè)備產(chǎn)值圖24：截至2020年末三角防務(wù)主要生產(chǎn)設(shè)備三角防務(wù)主要產(chǎn)品的產(chǎn)能利用率三角防務(wù)單位機(jī)器設(shè)備產(chǎn)值120.00%100.00%80.00%60.00%40.00%20.00%0.00%2018201920202.001.801.601.401.201.000.800.600.400.200.00數(shù)據(jù)來源：wind，三角防務(wù) 2021 年 5 月可轉(zhuǎn)債募集說明書，數(shù)據(jù)來源：三角防務(wù) 2021 年 5 月可轉(zhuǎn)債募集說明書，其三，中游鍛造環(huán)節(jié)具有強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)特征。相比于下游機(jī)加和終端的整機(jī)廠環(huán)節(jié)，中游鍛造環(huán)節(jié)的一個(gè)顯著特征/優(yōu)勢(shì)在于其范圍經(jīng)濟(jì)性，以及研發(fā)費(fèi)用的前置性特征突出，并最終反映

37、為邊際利潤(rùn)的增加。范圍經(jīng)濟(jì)不同于規(guī)模經(jīng)濟(jì)，前者指的是當(dāng)同時(shí)生產(chǎn)兩種產(chǎn)品的費(fèi)用低于分別生產(chǎn)每種產(chǎn)品所需的成本的總和時(shí)，所存在的狀況被稱為范圍經(jīng)濟(jì)。此處，若將產(chǎn)品從研發(fā)環(huán)節(jié)到制造環(huán)節(jié)的成本納入為生產(chǎn)產(chǎn)品所需費(fèi)用時(shí)，我們認(rèn)為中游鍛造或具有較強(qiáng)的范圍經(jīng)濟(jì)。從營(yíng)業(yè)成本端考慮，三角防務(wù)作為中游鍛造的典型企業(yè)，其2016-20年間直接材料、直接人工、制造費(fèi)用占同期營(yíng)業(yè)成本比重的均值分別為72.58%、2.25%和25.18%，制造費(fèi)用占比較低，且在不考慮研發(fā)及銷售費(fèi)用的悲觀假設(shè)下，計(jì)入制造費(fèi)用的折舊攤銷占制造費(fèi)用比重的均值為41.46%，基于此計(jì)算營(yíng)業(yè)成本中折舊費(fèi)用占比均值僅為10.44%，即中游鍛造行業(yè)的

38、靜態(tài)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)較弱。圖25：三角防務(wù)營(yíng)業(yè)成本中低折舊費(fèi)用占比或反映中游鍛造環(huán)節(jié)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)特征不明顯計(jì)入管理費(fèi)用的折舊攤銷（左軸，萬元）計(jì)入制造費(fèi)用的折舊攤銷（左軸，萬元）折舊費(fèi)用（不考慮研發(fā)）占制造費(fèi)用的比重（右軸）折舊費(fèi)用（不考慮研發(fā)）占營(yíng)業(yè)成本的比重（右軸）3000.0060.00%2500.0050.00%2000.0040.00%1500.0030.00%1000.0020.00%500.0010.00%0.00201620172018201920200.00%數(shù)據(jù)來源：wind，（注：此處不考慮計(jì)入研發(fā)費(fèi)用、研發(fā)支出，以及存貨在產(chǎn)品、產(chǎn)成品、發(fā)出商品的折舊攤銷費(fèi)用，可能會(huì)導(dǎo)致上述兩

39、條曲線的實(shí)際值被低估）在此情況下，中游鍛件行業(yè)的研發(fā)費(fèi)用的前置性及下游應(yīng)用產(chǎn)品的可拓展性決定了其具有比較優(yōu)勢(shì)強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)性。從工藝環(huán)節(jié)看，中游鍛造的目的在于改變鈦合金鑄錠的鑄態(tài)組織、獲得所需要的顯微組織類型、達(dá)到規(guī)定的超聲波探傷驗(yàn)收條 件、獲得模鍛產(chǎn)品前的組織均勻化、保證制坯或模鍛成形性能等。從這個(gè)角度考 慮，對(duì)于不同的合金類型，包括低強(qiáng)度、中強(qiáng)度高韌性、高強(qiáng)高韌、超高強(qiáng)度、超高強(qiáng)韌等牌號(hào)的合金，對(duì)于中游鍛造廠僅需理解如何將這些牌號(hào)的鈦合金鍛壓成需要的顯微組織即可。而當(dāng)鍛造廠掌握某一牌號(hào)鈦合金的鍛造工藝后，對(duì)于下游處于同一代、同一類型、相近部位的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件需求，鍛造廠較為容易將其工藝進(jìn)行 “復(fù)制

40、”以期滿足客戶要求，這從根本上決定了中游鍛造環(huán)節(jié)的邊際投入遞減。以運(yùn)輸機(jī)為例，參考2015年12月中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心經(jīng)濟(jì)管理所周恒發(fā)表的全球軍用運(yùn)輸機(jī)市場(chǎng)研究，運(yùn)輸機(jī)作為載機(jī)平臺(tái)，常?？梢愿淖鞫喾N特種飛 機(jī)，比如預(yù)警機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)、加油機(jī)、反潛機(jī)等。一般而言機(jī)體結(jié)構(gòu)變動(dòng)較小，改型的主要方式是嵌入不同類型的機(jī)電或者航電設(shè)備。此外，三角防務(wù)對(duì)相關(guān)專利表述或也可反映中游鍛造環(huán)節(jié)的強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。如三角防務(wù)招股書P190所描述公司在研技術(shù)之一“某近型鈦合金鍛造技術(shù)”，其研發(fā)過程表述為“針對(duì)多型直升機(jī)型號(hào)對(duì)旋翼系統(tǒng)鈦合金鍛件的需求，2017年公司開始立項(xiàng)進(jìn)行該型鈦合金鍛造技術(shù)研發(fā)”，并在“應(yīng)用效果

41、”處稱“該技術(shù)將應(yīng)用于所有在研新型號(hào)直升機(jī)旋翼系統(tǒng)中央件、連接件等鍛件的生產(chǎn)”。例如，在三角防務(wù)招股書P186頁(yè)處的 “已經(jīng)成熟應(yīng)用的非專利技術(shù)”之一“某鈦合金鍛造及熱處理技術(shù)”的“對(duì)應(yīng)產(chǎn) 品”為“某鈦合金大型機(jī)身、起落架結(jié)構(gòu)件”，“應(yīng)用效果”為“該技術(shù)應(yīng)用在了大型運(yùn)輸機(jī)和某新型預(yù)警機(jī)等型號(hào)機(jī)身和起落架鈦合金鍛件的生產(chǎn)中，目前各項(xiàng)鍛件正在批量供貨”。以三角防務(wù)此類專利描述為例，掌握某一牌號(hào)或某類型鈦合金鍛造及熱處理工藝后，能夠較易拓展到同一類型的機(jī)型，甚至是同一機(jī)型的不同部 位上，范圍經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)較為突出。圖26：運(yùn)輸機(jī)一般作為載機(jī)改型為多型號(hào)的特種機(jī)等數(shù)據(jù)來源：海陸空天慣性世界2010 年第

42、4 期百變運(yùn)-8 兼談國(guó)內(nèi)特種飛機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，圖27：三角防務(wù)的核心技術(shù)具有強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)特征圖28：三角防務(wù)的在研技術(shù)具有強(qiáng)范圍經(jīng)濟(jì)特征數(shù)據(jù)來源：三角防務(wù)招股書，數(shù)據(jù)來源：三角防務(wù)招股書，二、如何總結(jié)航空中游鍛造壁壘：熱工藝的不可檢測(cè)性（一）改變鈦合金力學(xué)性能關(guān)鍵：調(diào)整合金成分配比、改變熱加工工藝合成金屬材料四要素，成分、工藝、組織和性能。在合金的成分、工藝、組織和性能四要素的相互關(guān)系中，成分決定著合金的類型，工藝決定合金的顯微組織，而組織決定合金的性能。通過調(diào)整合金成分配比以及改變熱加工工藝，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整鈦合金的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、塑性、韌性和疲勞性能等的綜合匹配。具體看，下游航空裝備

43、真正所需求的是鈦及其合金的力學(xué)性能滿足一定要求，而影響其性能的因素繁多，但最主要的有四點(diǎn)，合金成分（合金化手段）、顯微組織類型與參數(shù)（鍛造與熱處理手段）、晶體學(xué)結(jié)構(gòu)（形變與相變手段）、表面狀態(tài)（后期的完整性加工與表面強(qiáng)化手段）等。成分合金類型工藝控圖29：材料成分-工藝-組織-性能關(guān)系四要素圖數(shù)據(jù)來源：航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，調(diào)整合金成分配比及調(diào)整合金化手段，是確保新型高性能鈦合金的基本性能水平、是為后續(xù)的工藝實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化提供必要的材料基礎(chǔ)。例如，通過合金化手段，實(shí)現(xiàn)新型鈦合金的熔煉凈化（如TD4-DT）、固溶強(qiáng)化（如Ti45Nb）、時(shí)效析出強(qiáng)化（如 TB8）和綜合

44、強(qiáng)韌化（如TC21）等目標(biāo)，在材料合金化方面首先確保了新型高性能鈦合金的基本性能水平。參考航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，以TC4-DT鈦合金為例，通過合金的熔煉純凈化設(shè)計(jì)，降低普通Ti- 6AL-4V合金的O、N、H、C等間隙元素含量和Fe等其他雜質(zhì)元素含量，在合金強(qiáng)度降低不多的情況下可比傳統(tǒng)Ti-6AL-4V的KIC（斷裂韌性）提高約30%以上，且可降低破裂紋擴(kuò)展速率（da/dN），從而發(fā)展了中強(qiáng)、高韌、損傷容限型鈦合金TC4- DT，目前該合金已成為我國(guó)新一代飛機(jī)的主干鈦合金材料之一。例如，據(jù)西部超導(dǎo)招股書P167“發(fā)行人的技術(shù)水平與特點(diǎn)”處指出，“公司開發(fā)的高強(qiáng)、

45、中強(qiáng)損傷容限鈦合金TC21、TC4-DT產(chǎn)品填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，成為我國(guó)多個(gè)新型航空重點(diǎn)裝備的主干關(guān)鍵材料，相關(guān)技術(shù)獲得了國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)”。圖30：新型結(jié)構(gòu)鈦合金材料系列的先進(jìn)性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源：航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，鈦及其合金的顯微組織決定其性能，而采取不同的熱加工工藝可以得到具有不同性能的顯微組織。鈦合金的性能是由其微觀組織形態(tài)所決定的，不同的微觀組織形態(tài)與不同的力學(xué)性能之間相互對(duì)應(yīng)，合金的微觀組織形態(tài)取決于合金的化學(xué)成分、變形工藝和熱處理規(guī)范。而對(duì)于化學(xué)成分已經(jīng)確定的合金，要想得到期望的微觀組織和力學(xué)性能，就只能通過熱變形和熱處理來達(dá)到目的，可統(tǒng)稱為“熱工

46、藝”。具體看，在材料創(chuàng)新的基礎(chǔ)上進(jìn)一步運(yùn)用工藝創(chuàng)新，是提高鈦合金構(gòu)件綜合性能的重要途徑。在加工工藝方面，主要是通過熱工藝途徑即熱變形和熱處理等手段獲得所需的顯微組織和組織參數(shù)。例如在航空領(lǐng)域，飛機(jī)上使用的鈦合金構(gòu)件大都需要經(jīng)過熱變形加工工序。高溫變形時(shí)，鈦合金的顯微組織發(fā)生改變，而在不同的熱變形條件下合金顯微組織存在差異，且通過熱處理工藝亦可調(diào)控最終的顯微組織，并達(dá)到調(diào)控材料性能的目的，使其滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。以TC4-DT為例，據(jù)TC4-DT鈦合金熱加工工藝研究（劉洋，2017年5月）作為我國(guó)自主研制的損傷容限型鈦合金，用其制造的大型航空構(gòu)件主要通過模鍛成型并配合適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@得良好的組織與

47、性能。因此，作為影響最終產(chǎn)品性能的核心環(huán)節(jié)，多數(shù)鍛件公司多同時(shí)具有熱變形（即鍛造）及熱處理工藝。圖31：航空鍛造主要企業(yè)多具備鍛造+熱處理核心工藝圖32：鍛造及熱處理為三角防務(wù)的核心專利之一數(shù)據(jù)來源：三角防務(wù)招股書，數(shù)據(jù)來源：三角防務(wù)招股書，圖33：熱變形+熱處理為航空中游鍛造環(huán)節(jié)的核心工藝數(shù)據(jù)來源：三角防務(wù)招股書，（二）熱工藝的不可檢測(cè)性決定研發(fā)高投入及引入下游供應(yīng)鏈的長(zhǎng)時(shí)間鍛造與鍛后熱處理同屬于熱工藝，而熱工藝的核心壁壘在于不可檢測(cè)性，具體表現(xiàn)在熱工藝最終產(chǎn)成品制成前，絕大多數(shù)環(huán)節(jié)（包括工藝參數(shù)的調(diào)整）的實(shí)際影響難以檢測(cè)，同時(shí)考慮下游航空高端裝備對(duì)于性能及安全的雙重高嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，鍛造產(chǎn)成品核

48、心性能如疲勞壽命等多需要實(shí)際的載機(jī)試驗(yàn)才能得以檢測(cè)，上述兩點(diǎn)共同決定航空中游鍛造領(lǐng)域（含鍛造及鍛后熱處理雙環(huán)節(jié)）的前期高研發(fā)投入及后期引入下游供應(yīng)鏈需要較長(zhǎng)時(shí)間。圖34：熱工藝環(huán)節(jié)的核心技術(shù)壁壘源自其不可檢測(cè)性數(shù)據(jù)來源：航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，鍛造及熱處理過程的參數(shù)控制為技術(shù)核心，而由于其制造過程中的不可檢測(cè)性決定其前期需要高額的研發(fā)投入及試驗(yàn)件材料投入等。參考航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，在熱工藝環(huán)節(jié)中，以熱變形為例，大型鈦合金結(jié)構(gòu)件主要通過熱模鍛成形，在其成形（變形）過程中，成形工藝參數(shù)如變形溫度、壓下速度以及壓下量等不僅決定了模鍛件的

49、成形載荷，也對(duì)鈦合金的組織與性能產(chǎn)生明顯影響，因此如若實(shí)現(xiàn)鍛件的組織性能調(diào)控，需要獲得鈦合金應(yīng)力應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系，明晰顯微組織的演變規(guī)律。例如，參考TC4-DT鈦合金熱加工工藝研究（劉洋，2017年5月），在鈦合金構(gòu)件成形的實(shí)際生產(chǎn)中，通常先利用有限元軟件對(duì)鍛件進(jìn)行三維數(shù)值模擬，研究不同成形工藝對(duì)鍛件成型的影響，并根據(jù)模擬結(jié)構(gòu)優(yōu)化成形工藝，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。參數(shù)的模擬最終仍需要落實(shí)到實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證，而多參數(shù)影響的不可控以及多變量之間的交叉影響因素均需要到多次的實(shí)際試驗(yàn)，中游鍛造廠商難以對(duì)鍛造和熱處理環(huán)節(jié)的每一次參數(shù)調(diào)整后的鍛坯性能進(jìn)行檢測(cè)。具體看，參考三角防務(wù)作為申請(qǐng)人的發(fā)明專利一種大型鈦合

50、金中央件的鍛造成形方法（申請(qǐng)?zhí)枮?01810535929.2，申請(qǐng)時(shí)間為2018.05.30），不可檢測(cè)性體現(xiàn)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，如在大型鈦合金中央件鍛后熱處理工藝為鍛件在電路中760加熱保溫120min后出爐淬火，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于30s；在電爐中520保溫500min后出爐空冷，而每個(gè)環(huán)節(jié)的連續(xù)性及每個(gè)環(huán)節(jié)不同環(huán)境參數(shù)的處理，均使得難以或幾乎不可能控制及檢測(cè)制造環(huán)節(jié)每一環(huán)節(jié)，因此中游鍛造（含鍛造及鍛后熱處理）前期需要大額的研發(fā)投入及試驗(yàn)件材料投入等。圖35：控制其他參數(shù)不變，在不同溫度下TC4-DT的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系存在差異數(shù)據(jù)來源：TC4-DT 鈦合金熱加工工藝研究（劉洋，2017 年 5 月），鍛

51、件成品（指熱處理后成品）疲勞壽命分析是下游檢驗(yàn)其是否為合格品的關(guān)鍵環(huán) 節(jié)，當(dāng)前多使用理論模擬及超聲檢測(cè)等技術(shù)手段完成，但考慮下游高端裝備對(duì)性能及安全性的雙重高標(biāo)準(zhǔn)，在下游實(shí)際導(dǎo)入產(chǎn)品時(shí)常多需要一定時(shí)間的疲勞試驗(yàn)。參考航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，在構(gòu)件疲勞壽命分析中，通常將疲勞過程分為疲勞裂紋形成和疲勞裂紋擴(kuò)展兩個(gè)階段，對(duì)于裂紋形成階段的壽命分析，通常采用疲勞累計(jì)損傷理論，而對(duì)于疲勞裂紋擴(kuò)展階段的壽命估算，則普遍采用斷裂力學(xué)理論。而由于這兩個(gè)理論給出的疲勞壽命估算結(jié)果無法實(shí)現(xiàn)很好的銜接，業(yè)內(nèi)一直試圖使用連續(xù)破壞過程思路來研究全物理過程的疲勞壽命，而破壞性過程所需的時(shí)間或

52、相對(duì)較長(zhǎng)。此外，在鈦合金鍛件質(zhì)量檢驗(yàn)及控制方面，超聲檢測(cè)是檢出鈦合金各類缺陷的最有效手段。據(jù)鍛造與沖壓2020年第 15期我國(guó)航空鈦合材料及鍛件的研究與發(fā)展（上），大部分鍛件生產(chǎn)商建立了適用于軸對(duì)稱的發(fā)動(dòng)機(jī)盤類鍛件水浸超聲檢測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)鍛件的自動(dòng)化和數(shù)字化超聲檢車，并通過與接觸法探傷相互配合使用，提高缺陷的檢出能力。鍛件內(nèi)部的裂紋、氣孔、縮孔等缺陷可采用無損檢測(cè)進(jìn)行，而鍛件內(nèi)部的宏觀組織則需通過解剖隨機(jī)抽出的某個(gè)鍛件典型的截面進(jìn)行觀察與分析，但考慮到下游對(duì)于結(jié)構(gòu)件性能及安全性的雙重高標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于新供應(yīng)商的鍛件產(chǎn)品通過解剖隨機(jī)抽出截面難以保障其實(shí)際的使用性能，因此將產(chǎn)品導(dǎo)入成熟供應(yīng)鏈或需要一定時(shí)

53、間的載機(jī)試驗(yàn)等，所需的時(shí)間周期或相對(duì)較長(zhǎng)。圖36：超聲波檢測(cè)作為無損檢測(cè)的典型常用來進(jìn)行鈦合金鍛件檢測(cè)數(shù)據(jù)來源：復(fù)雜形狀鈦合金鍛件超聲波檢測(cè)試驗(yàn)（李征，2019），三、如何認(rèn)知航空鍛造環(huán)節(jié)競(jìng)爭(zhēng)格局塑造的根本動(dòng)力在國(guó)家支持推動(dòng)下，航空鈦合金鍛造行業(yè)格局演變的核心驅(qū)動(dòng)力可總結(jié)為“下游裝備推動(dòng)、上游材料創(chuàng)新、中游鍛造配合”。具體表現(xiàn)為下游裝備需求變化牽引上游鈦合金牌號(hào)的發(fā)展，而由于以鍛造及熱處理環(huán)節(jié)為代表的熱工藝是鈦合金顯微組織形成的重要環(huán)節(jié)，在新裝備牽引新材料的研發(fā)期，是新興鍛造廠商能夠較易切入的 “關(guān)鍵時(shí)間窗口”，因此體現(xiàn)為“中游鍛造配合”。新鍛造廠商較易切入的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)改變鈦合金力學(xué)性能關(guān)鍵：

54、合金成分配比、熱加工工藝配合新型飛機(jī)上游材料中游鍛造推動(dòng)推動(dòng)圖37：“下游裝備推動(dòng)、上游材料創(chuàng)新、中游鍛造配合”為航空鍛造格局塑造的根本驅(qū)動(dòng)力 推動(dòng) 推動(dòng) 靜強(qiáng)度組裝結(jié)構(gòu)件耐久型/損傷容限型大型整體化數(shù)據(jù)來源：飛機(jī)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展推動(dòng)上游鈦合金材料也隨之向高性能方向發(fā)展，體現(xiàn)為下游裝備推動(dòng)+上游材料創(chuàng)新。隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)由靜強(qiáng)度（指結(jié)構(gòu)在常溫條件下承受載荷的能力）發(fā)展到耐久性/損傷容限型設(shè)計(jì)等，鈦合金材料也從追求單一高性能到追求綜合高性能方向發(fā)展，以滿足飛機(jī)的長(zhǎng)壽命與高減重的設(shè)計(jì)需求。參考航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，鈦合金的應(yīng)用水平是衡量飛機(jī)選材先進(jìn)程度的重要標(biāo)志之一，是影

55、響飛機(jī)作戰(zhàn)能力的重要因素，“十五”以前，我國(guó)鈦合金在第三代軍機(jī)上的用鈦量普遍在5%以下，而國(guó)外同期的F-35和F-22等第四代飛機(jī)上的鈦合金用量已達(dá)38.8%，鈦合金整體構(gòu)件最大投影面積達(dá)5.53，而且損傷容限型鈦合金已得到成熟應(yīng)用。例如，新一代飛機(jī)和高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)材料提出更苛刻的綜合高性能要求，如基本要求強(qiáng)韌性匹配和強(qiáng)塑性匹配，在使用性能方面要求高疲勞性能與損傷容限性能匹配、疲勞性能與蠕變-持久性能匹配。例如據(jù)西部超導(dǎo)2019/6/24招股書P133，“2005年以來隨著我國(guó)新型戰(zhàn)機(jī)計(jì)劃啟動(dòng)，更高的戰(zhàn)機(jī)性能對(duì)航空用結(jié)構(gòu)鈦合金提出了苛刻要求，當(dāng)時(shí)此類鈦合金尚屬于國(guó)內(nèi)空白產(chǎn)品。”圖3

56、8：飛機(jī)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展推動(dòng)鈦合金材料向綜合高性能方向發(fā)展數(shù)據(jù)來源：航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，在創(chuàng)新發(fā)展材料的基礎(chǔ)上，提高鈦合金構(gòu)件的綜合高性能需要配合以熱加工工藝為代表的工藝創(chuàng)新，體現(xiàn)為“中游鍛造配合”。理論層面，熱工藝（含熱變形與熱處理）是獲得所需顯微組織類型和組織參數(shù)的必要環(huán)節(jié)，研制和發(fā)展新型高性能鈦合金材料技術(shù)，需要依據(jù)合金設(shè)計(jì)與下游應(yīng)用目標(biāo)，結(jié)合具體合金類型、組織和強(qiáng)度水平等細(xì)節(jié)特點(diǎn)，綜合應(yīng)用新型合金化設(shè)計(jì)方法和綜合強(qiáng)韌手段，同時(shí)運(yùn)用材料創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新，設(shè)計(jì)顯微組織類型與組織參數(shù)，建立組織參數(shù)控制的工藝路線與技術(shù)，才能最終實(shí)現(xiàn)下游裝備所需求的新型鈦合金材料的

57、綜合高性能目標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用層面，大量采用損傷容限型鈦合金是新一代飛機(jī)實(shí)現(xiàn)高減重、長(zhǎng)壽命和高可靠性的重要保障。參考航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，仍以TC4-DT（我國(guó)新型飛機(jī)主干中強(qiáng)度高損傷容限型鈦合金材料之一）為例，為了獲得高損傷容限性能，單純依靠純凈化手段難以實(shí)現(xiàn)理想的強(qiáng)度-塑性-韌性的最佳綜合匹配關(guān)系（西部超導(dǎo)核心技術(shù)之一，全稱為“鈦合金鑄錠純凈化熔煉技術(shù)”），需要采用合理的鍛造工藝、新型熱處理工藝及實(shí)施控制措施來獲得細(xì)小的顯微組織，降低超聲波探傷雜波水平，并最終通過鍛造工藝獲得性能均勻的鍛件組織。隨著新一代飛機(jī)采用損傷容限設(shè)計(jì)，提出鈦合金應(yīng)進(jìn)一步滿足飛機(jī)長(zhǎng)壽命、高減

58、重的使用需求，鈦合金的熱處理工藝才得以推廣應(yīng)用。以美國(guó)軍機(jī)為例，美國(guó)在Ti-6-22-22S鈦合金（TC21）的基礎(chǔ)上，通過采用三重?zé)崽幚砉に嚢l(fā)展了高強(qiáng)度損傷容限型鈦合金，并將其用做F-22飛機(jī)下龍骨翼弦等的重要承力構(gòu)件。對(duì)于高強(qiáng)度的Ti-6-22-22S鈦合金來說，采用普通熱處理工藝獲得的片層組織，合金塑性的降低程度較大，對(duì)大型鍛件或厚截面鍛件，甚至降低到不可接受的地步。所以，對(duì)高強(qiáng)度的損傷容限型鈦合金來說，必須提出綜合高性能要求相適應(yīng)的新型熱加工工藝技術(shù)，以便在不降低塑性的同時(shí)，獲得高的損傷容限性能。圖39：新型熱加工工藝在我國(guó)集中主干鈦合金上的應(yīng)用情況數(shù)據(jù)來源：航空工業(yè)出版社新型航空高性

59、能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，圖40：國(guó)外飛機(jī)的迭代需要材料工藝的配合圖41：不同的熱處理工藝對(duì)于同一材料的影響較大數(shù)據(jù)來源：航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，數(shù)據(jù)來源：航空工業(yè)出版社新型航空高性能鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展，此外，從減重、提高性能及降低成本方面考慮，新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的大型化突破也需要中游鍛造環(huán)節(jié)的“配合”。（1）提高性能驅(qū)動(dòng)航空結(jié)構(gòu)件的大型化發(fā)展。為提高航空鈦合金產(chǎn)品的整體性能，大型模鍛件在航空鍛件中所占的比例及其單件尺寸越來越大。主要原因在于，由大量中小零件組合的構(gòu)件和自由鍛等毛坯制成的整體零件會(huì)存在鉚接孔，而這是應(yīng)力的主要來源，小型組裝鍛件在組裝連接處會(huì)產(chǎn)生

60、較大的應(yīng)力，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)不斷產(chǎn)生磨損，在高溫環(huán)境中疲勞和蠕變現(xiàn)象會(huì)被放大，造成裂紋甚至破斷，從而影響性能和使用，因而更大模鍛件具有更高的強(qiáng)度。（2）減重及降低成本的要求驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)件的整體化發(fā)展。據(jù)大型航空模鍛件的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（李蓬川，2011），例如在安-22運(yùn)輸機(jī)機(jī)身采用了20個(gè)B95合金大型隔框整體模鍛件，共減少了800個(gè)零件，減輕飛機(jī)機(jī)體重量1000kg，減少機(jī)械加工工時(shí)15%20%。而在該趨勢(shì)下，需要中游鍛造廠商配合以大型模鍛液壓機(jī)，當(dāng)壓機(jī)噸位較小、自動(dòng)化程度較低時(shí)，多導(dǎo)致飛機(jī)大型承力框梁類構(gòu)件大多采用焊接結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)整體化，無法很好的滿足新型飛機(jī)對(duì)航空構(gòu)件高綜合性能、高可靠性