锻铸件是航空制造领域核心结构件。锻件主要用于制造飞机、发动机承受交变载荷和集中载荷的关键和重要零件，飞机上锻件制成的零件重量约占飞机机体结构重量的20%-35%和发动机结构重量的30%-45%。机身结构件以模锻件为主，主要包括舱门部位的门框锻件，机头部位的风挡边框锻件，机翼与机身部位的连接件，机翼部位的边条、承力梁、框锻件，发动机吊挂系统锻件，机身承力框锻件，转向舵部位的转轴梁锻件。航空发动机锻件以盘环件为主，主要包括封严环、支承环、风扇法兰环、固定环、压缩机级间挡圈、燃烧室喷管外壁环件、涡轮导向环、整流环等。
锻件在航空发动机中的应用
来源：CNKI
锻铸件处于航空航发制造产业链中游 零部件环节。上游原材料经过中游锻造企业的制坯、锻压后形成粗锻件，经精加工成结构件后交由主机厂进行装配。上游原材料主要为钛合金、高温合金、高强度钢，其中主要原材料为钛合金，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛应用于制作飞机机身结构件、发动机盘件部件及其他结构件。中游的航空部件制造主要涉及三个部分：机体制造、发动机制造、机载系统制造，锻铸件属于机体与发动机制造的零部件的基础性子行业，与下游不同机型适配性高，亦可实现高度定制。
航空飞机制造产业链
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产业趋势一：飞机机体结构减轻自重，驱使航空用金属结构件向大型化和整体化方向发展，对大型锻造设备和工艺技术提出更高要求。由于航空用金属部件尺寸大，且对金属部件内部微结构要求高，常规的锻造、切削、镗铣等加工方法难以满足工艺要求，或者会导致废品率高、效率低下。模锻工艺为航空锻造业的主要工艺，当前应用于航空锻造的主要模锻技术为整体成形技术（大型复杂结构件）和等温锻造技术（中小型复杂零件）以及精密辗轧技术（环形件）等，大型模锻件如飞机主承力框梁、发动机涡轮盘等构件必需实现大型化、整体化以及精细化以满足大型飞机对性能、寿命和经济的要求，大压力模锻液压设备填补了此项空白。据李凤梅《大型模锻件与航空工业》，最大锻造载荷为300MN（约为3万吨力）及以上的模锻压力机、最大锻造载荷为100MN及以上的等温锻造液压机和最大打击能量为1000kJ及以上对击锤所生产的模锻件定义为大型模锻件，或投影面积1㎡及其以上的模锻件称为大型模锻件。
为目前全球最大模锻压机的锻造等级为800MN，由中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司生产。二战期间，为满足制造战斗机大型铝合金模锻件需要，德国于1943年研发了70MN模锻液压机，并于1938-1944年期间先后制造了1台300MN及3台150MN模锻液压机，二战结束后此3台万吨级模锻液压机分别被美国和苏联获得。根据高林《大型航空模锻件整体精密成形工艺技术研究与试制》，全球吨位超过100MN级的模锻设备有40余台，其中法国、俄国和美国各有10余台，法国的奥伯杜瓦公司、美铝公司、俄罗斯的VSMPO、美国的WymanGordon等国外主流航空结构锻件供应商所拥有的设备总数占总台数的70%。
2000年以来国内新建300MN以上模锻液压机
来源：各公司资料
模锻件大型化和整体化趋势推动航空锻造技术加速发展。①机体质量减小。大型模锻件减小飞机机体质量，并提高机体刚性，据李凤梅《大型模锻件与航空工业》，飞机机体减重5kg可使飞机起飞质量减轻50kg，远程导弹减轻1kg可增加射程100km；②可靠性提升。大型模锻件的使用消除了昂贵的多件组合件的电子束焊接工序以及大量紧固件及其积累误差引起的间隙和装配问题，减少机械加工的工时降低成本的同时大大减轻了飞机质量并提高了其可靠性，同时也为设计师提供了设计的灵活性；③节省成本。整体件比多件组合件减少了模具数量，降低了模具费用。
获得大型整体构件可采用焊接结构件、大型精密铸件、大型整体模锻件以及铝合金大型构件的厚板数控加工等方法。如：①F-102歼击机模锻的7075铝合金整体翼梁精锻件由315MN模锻液压机制造，该模锻件长3.6m、最大宽度457mm、厚度4.7mm，取代原设计的272个零件和3200个铆钉，使飞机减重45.5-54.5kg，节约机械加工工时50%，提高了构件刚度并大大降低了成本。②波音747客机主起落架模锻的Ti-6Al-4V钛合金整体梁模锻件由450MN模锻液压机制造，该模锻件投影面积约为4.06㎡，模锻件重量1545kg，比原设计减轻质量113.5kg。
波音747起落架梁梁Ti-6Al-4V钛合金模锻件
来源：公开资料
产业趋势二：伴随飞机性能和结构承载的要求变高，难变形金属在结构件中占比提升。随着航空产业的不断发展，对材料和锻件的强度、强韧性等性能要求逐渐提高。在军机材料选材方面，主要考虑的因素有：①非常规机动带来的减重要求；②超音速巡航导致的抗持续加温要求；③由隐身引出的对应用吸波材料的要求。钛合金、高温合金等材料的应用日益广泛，钛合金具有：①密度低、比强度高。代替结构钢和高温合金，大幅减轻结构质量；②耐热性好。经合金化后的热强钛合金最高使用温度可达500℃-600℃，结构钛合金的使用温度也可达300℃-400℃常用的Ti-6Al-4V能在350℃下长期工作；。③耐蚀性强。钛在中性和氧化性气氛及众多恶劣环境中具有比其它常用金属材料更优异的耐蚀性能，受环境条件制约的程度小；④高韧性、高弹性；⑤无磁性。目前钛合金已广泛应用于飞机结构材料及发动机材料，如飞机起落架部件、框、蒙皮和壳体等，发动机压气机盘、鼓筒、叶片、转子、机匣等。
美国在80年代以后设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中钛的用量已在20%以上，如美国第四代战斗机F-22中飞机钛合金用量达飞机总质量的41%，F-22主要使用了两种钛合金Ti-62222和Ti-6Al-4V。在F-22的后机身段钛的结构质量达55%，多为耐热钛合金，其中也采用了Ti-6Al-4VELI；隔框为整体式Ti-6Al-4V锻件，该锻件长3.8m、宽1.7m、重1590kg，投影面积大于5㎡；中机身段30%为钛，有4个锻造的钛合金整体式承力框，其中最大的重2770kg，投影面积5.53㎡；机翼结构中钛占42%主翼梁是由钛合金锻件切削而成。相较于战斗机，大型运输机的选材更侧重经济性和安全性，俄罗斯的伊尔76上的钛合金用量达到了12%。
美国主要战斗机机体各种材料占比
来源：派克新材招股说明书
