從航空鋼材到觸覺傳感器——細數那些還被卡著脖子的領域

　　招商證券 張夏

　　核心觀點

　　航空發動機短艙 ：目前全球能夠獨立核心觀點

　　航空發動機短艙 ：目前全球能夠獨立研制高推力大涵道比渦扇發動機短艙的公司僅有兩家，分別事美國古德里奇和奈賽公司。國內目前能夠獨立研制航空發動機，但是卻缺失與之匹配的短艙；主要依賴進口，國內已開始布局。 相關上市公司：中航飛機等。

　　觸覺傳感器： 目前全球傳感器廠商眾多，而觸覺傳感器以日本最優，其余尚處于實驗室階段。國內對觸覺傳感器早有布局，但也仍處于傳感器階段。隨著物聯網興起，國內開始在“電子皮膚”領域展開布局。 相關上市公司：漢威電子、中航電測、蘇州固锝、通富微電等。

　　重型燃氣輪機膜： 目前國際上重型燃氣輪機主要為美國GE、日本三菱、德國西門子和意大利安薩爾多4家。國內立項研究重型燃氣輪機，已取得階段性成果，有望在2030年進入先進行列。 相關上市公司：上海電氣、中國動力、中國重工等。

　　航空鋼材： 以起落架鋼材為例，美國300M鋼材適用范圍最廣，美國九成以上飛機起落架使用；而國內C919試飛時仍依賴進口。目前國內高端鋼材與國際先進水平仍有較大差距，但國內在優質低合金鋼和特殊質量低合金鋼領域開始發力。 相關上市公司：ST*撫鋼等。

　　透射電鏡和掃描電鏡： 透射電鏡市場主流廠商為日本電子、日立和FEI以及德國蔡斯，占據全球80%的市場份額。國內在70年代達到了國際先進水平，后來由于各種原因而中斷，目前國內暫無透射電鏡生產商，掃描電鏡只有北京中科科儀。 相關上市公司：永新光學等。

　　掘進機主軸承： 主軸承作為掘進機的核心部件，占總成本的1/20。國內掘進機已經達到世界先進水平，但主軸承還完全依賴進口。世界上能研制掘進機主軸承的企業僅為德國的羅特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF。國內掘進機主軸承國產化已取得一定的進展，已掌握直徑3米的主軸承核心技術。 相關上市公司：中國鐵建、徐工機械等。

　　超緊密拋光工藝： 超精密拋光工藝作為電子產業的靈魂，應用于多個領域，包括：集成電路制造、醫療器械、汽車配件、數碼配件、精密模具、航空航天等等。目前美日等頂級拋光工藝已滿足60英寸基片的精密拋光要求。國內在精密拋光工藝上欠缺關鍵設備，但目前我國在新材料的研制上和國際傳統的超精密拋光水平相差無幾。 相關上市公司：鼎龍股份、江豐電子、晶盛機電等。

　　高強度不銹鋼： 國內航空事業的崛起帶動我國不銹鋼產業的發展，就目前而言，在新材料的研發技術與發達還有較大差距，仍將長期處于仿制階段。我國在不銹鋼產業開始加大布局，現已成為不銹鋼的最大產地。 相關上市公司：ST*撫鋼、久立特材、永興特鋼、方大特鋼、柳鋼股份等。

　　目錄

　　01。航空發動機短艙

　　1、航空發動機核心部件

　　航空發動機作為飛機的核心，為飛機提供動力，其技術難度極高，尤其是在軍用發動機方面，作為三代機、四代機的核心裝備。據測算，未來20年民用大中型的航空發動機市場空間超過1.6萬億元。未來20年中國需要新增民航大中型飛機超過6300架以上，潛在民用航空發動機新增需求超過1.3萬臺。

　　如果說發動機是飛機的核心，那么發動機短艙則是確保核心能夠正常運轉的保護罩，是飛機飛行的關鍵設備，涉及飛機性能、操作安全性、系統可靠性、重量、成本和環保等相關的關鍵航空技術。

　　短艙是在飛機上安放發動機的艙室，主要由發動機進氣道、整流罩、內部固定裝置、反推裝置和尾噴口組成。短艙主要作用是固定發動機，優化發動機氣流，保護發動機免受外部損害；發動機短艙將發動機包裹其中，保護和發動機，并為發動機部分附件提供安裝平臺。短艙通過發動機后端與飛機連接，短艙需要保障發動機在各種飛行狀態下均能正常工作，并將發動機的推力轉化為飛機的動力，在飛行時實現推進和轉向等操作。

　　短艙的集成技術要求非常高，是航空推進系統最重要的核心部件之一，需要在多重限制的極端環境(高溫、高壓、高速)下實現降噪、除冰、調節內外溫差、防火防雷擊、支撐發動機與機翼連接吊架之間的負載、剎車(借助反推裝置)、美化飛機等多項功能。由于器技術難度極高，成本約占全部發動機的1/4左右。預計短艙市場空間約4000億元。

　　2、短艙集成技術

　　短艙是一套極為復雜的集成系統，從開發到生產和供應都需要長時間的積累，而且短艙越大技術難度越高。因為當所需發動機推力越大，制作的直徑也越大，短艙面積也因此增加，勢必增加空氣阻力，降低飛行效率。因此需要從涉及、材料和工藝上不斷改進需求。隨著新型發動機短艙的集成度提高，提升了飛行性能，同時也增大了短艙集成的技術難度。

　　短艙的基本設計要求：發動機需要固定在短艙內，同時短艙能夠承受發動機產生的推力以及相應的力矩，轉化為飛機自身的動力。同時還需要有足夠的空間安裝其他部件，包括降溫、降噪、除冰等功能。未來短艙的發展目標是：更輕(大量使用復合材料或先進合金材料)、更靜、更高效(智能化和更電氣化)、更易使用和維護。

　　伴隨C919項目的展開，國產航空發動機項目也逐步推進。C919選配的是CFM國際公司(通用電氣和賽峰集團合資公司)的LEAP-1C發動機，而短艙的設計是由奈賽公司(Nexcelle)首創，相關資料顯示，LEAP-1C獨特的一體式結構，以及O型涵道反推裝置系統，能減輕重量、提高反推效率，并便于發動機維護。

　　2017年底，CJ-1000AX首臺整機在上海完成裝配，并進入驗證期。驗證機直徑1.95米，長3.29米；包含風扇/增壓級、核心機、低壓渦輪和附件傳動機匣裝置，由近35000個零組件組成。但由于我國短艙技術的缺失，目前尚無與之匹配的短艙。

　　3、國內外短艙主要廠商

　　短艙作為發動機核心設備，其重要性不言而喻。但世界上能研制民用大涵道比發動機的共有3家公司，分別是美國通用電氣(GE)、普拉特·惠特尼集團公司(Pratt & Whitney Group )和英國的羅爾斯·羅伊斯(Rolls-Royce)。

　　而能獨立研制高推力大涵道比渦扇發動機短艙的公司僅有兩家。一個是航空頂級制造商美國古德里奇(GoodRich)，生產新一代大涵道比航空發動機短艙，運用于波音787和空客A350/A320neo等，也包括龐巴迪C系列和巴西航空公司的E系列支線飛機。另一個是奈賽公司(Nexcelle)，由美國通用和法國賽峰合資，向波音737、A330等飛機的推進系統提供短艙。

　　賽峰集團旗下賽峰短艙公司(Safran Nacelles)是世界領先的飛機發動機短艙制造商，負責設計、制造和支持飛機發動機短艙，是目前世界上唯一參與所有細分市場的短艙制造商，同時也為頂級公務機提供先進短艙，是空客發動機的主要供應商。公司憑借卓越的技術實力，集成所有短艙零部件，以最大程度低優化飛機推進系統性能，為當前市場提供最佳解決方案。從公務機到A380，中國市場上超過四分之一的民用飛機采用了賽峰短艙公司的產品。賽峰短艙公司廣泛服務于國航、東航、南航、海航、香港航空、天津航空和四川航空等20多家中國航空公司，為250多架飛機提供售后支持服務。

　　目前我國尚無自主研制短艙的專門機構，高校也未設置相關學科。西安賽威短艙有限公司(SAVI)，是由賽峰短艙公司與中航飛機股份有限公司(中航飛機000768.SZ)共同出資組建；致力于生產噴氣發動機短艙組件，這在中國尚屬首家。該公司現負責為所有的A320系列CFM56發動機生產短艙反推裝置門，同時將生產中國商飛C919集成推進系統中的短艙組件。

　　02。觸覺傳感器

　　1、傳感器市場現狀

　　傳感器作為一種檢測裝置，通過接收被測量的信息，按一定規律變換成電信號或其他方式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化；它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。因為傳感器的存在，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等器官。隨著物聯網技術的發展，傳感器在物聯網發展中所扮演的角色越來越重要，目前傳感器產品需求大幅增加，并且重心逐漸轉向技術含量較高的MEMS傳感器領域，MEMS傳感器的精確度決定了所收集信息的品質。物聯網2017市場規模為1.16萬億，同比增長26%；預計物聯網的高增長將帶來傳感器市場的行業景氣，2017年傳感器銷售額125.71億元，同比增長16%；預計2018年傳感器銷售額將達到133.06億元。

　　傳感器主要以人類的五感劃分為五大類，分別包括視覺傳感器(光敏)、聽覺傳感器(聲敏)、嗅覺傳感器(氣敏)、味覺傳感器(化學)以及觸覺傳感器(壓敏、溫敏、流體傳感器)；由于觸覺是接觸、滑動、壓覺等機械刺激的總稱，而大部分生物的觸覺器遍布全身，而且種類不一，因此通過皮膚的感知的觸覺只能定性而無法定量，因此觸覺傳感器的技術難度遠遠高于一般傳感器。

　　目前觸覺傳感器主要應用于四個方面：1)讓假肢獲得接近真實的觸覺；目前假肢可以讓截肢者擁有部分功能但是并不能獲得觸覺，而觸覺傳感器可以通過模擬皮膚中的神經元傳導信號，即“電子皮膚”；2)力傳感器賦予工業機器人手腕觸覺，可以感知機器人和機臺的所有力，富士康于2017年引入數千機器人取代工人更是證明了未來制造業采用工業機器人是大勢所趨；3)觸覺傳感器應用于仿生機器人，它們可以在嚴苛的工作環境下進行作業，替代人類但同時又可以獲得相應的感知數據；4)穿戴式觸覺傳感器，近年來便攜式智能電子產品發展日新月異，出現了眾多多功能的可穿戴設備。而穿戴式觸覺傳感器是可模仿人與外界環境直接接觸時的觸覺功能，主要包括對力信號、熱信號和濕信號的探測。同時穿戴式電子產品朝集成化方向發展，將成為具有良好柔性、空間適應性和功能性的穿戴式平臺。除此之外，觸覺傳感器的適用范圍將大大拓寬，在人機交互系統、智能機器人、移動醫療等領域具有巨大的應用前景。

　　2、國內觸覺傳感器市場歸因

　　與國外相比，國內觸覺傳感器的發展仍有較大差距，目前國內市場中消費的絕大多數的觸覺傳感器均來自于歐美日韓等地區。國內市場市場和科研進展緩慢，主要集中于以下幾個方面。

　　生產商制造工藝欠缺。目前國內有100多家企業進行傳感器的生產，但是國內傳感器企業大多從事生產氣體、溫度等類型。觸覺傳感器最重要的要求就是精確，而這一要求將我國觸覺傳感器的發展拒之門外。我國大部分關鍵零件依賴國外進口，主要原因是在于其缺乏穩定性和一致性，因此進一步阻礙觸覺傳感器的發展，形成了依賴進口、內生乏力的惡性循環。

　　制作材料純度欠缺。除了生產工藝之外，制備材料也是制約行業發展的重要因素。石墨烯作為未來觸覺傳感器柔性發展的重要材料，目前只達到生產的標準，而尚未達到可以制作傳感器的標準。因為材料純度不夠，將會影響電流傳遞，進而影響傳感器的穩定性和靈敏度。

　　技術復雜，擴大發展鴻溝。日本在觸覺傳感器產業化方面較為領先，而其他大多處于實驗室階段。國產產品由于技術鴻溝將長期處于落后：一片巴掌大小的日本陣列式傳感器售價10萬元，并能保持嚴格的均一、穩定性；而國內產品多為一點式的，售價100元左右。但是其中的品質相差巨大。

　　3、國內主要公司

　　國內對觸覺傳感器的發展早有布局，但目前僅限于實驗室階段。

　　我國在觸覺傳感器的一種——多維力傳感器的研究方面，很早就進行了布局。1987年東南大學和中國科學院合肥機械智能研究所獲得863重點專項的支持，研制六維力傳感器。目前靜態精度已經達到誤差率僅為1%—2%，和世界先進水平差不多；但是動態精度還有較大差距，動態耦合誤差在5%—10%左右，還尚未達到工業機器人所需的使用要求。目前一個工業機器人的平均造價為12萬元，而六維傳感器的成本占據1/4，目前國內工業機器人還不具備規模化生產的要求。

　　可穿戴電子元件將成為未來傳感器的發展趨勢，其中“電子皮膚”將是重要的發展方向。得益于新材料和新工藝的出現，電子皮膚觸覺傳感器發展迅速，其性能在多方面已能模仿甚或超越人類皮膚，研究成果已逐漸應用于生產生活、康復醫療等多領域。在“電子皮膚”引領的新型傳感器制造產業鏈中進行布局，或將有望“彎道超車”。

　　03真空蒸鍍機

　　1、OLED產業霸主

　　OLED作為第三代顯示技術的核心，相對于LCD而言，相對于傳統 LCD，OLED具有三大優勢：第一，無需背光源，更輕薄。第二，全固態結構，可靠性強，可彎曲。OLED 器件為全固態結構，無真空、液體物質，并且可以做在柔性材料基板上。第三，色域廣視角寬，響應快，適應穿戴設備需求。

　　尤其是下游需求爆發倒逼產業鏈擴容。OLED由于其優異的特性，被廣泛運用于各類顯示屏中，包括電視、手機、車載設備等等，手機設備商巨頭三星、蘋果等早已展開布局，國內也存在一些優秀企業，比如京東方等。目前全球顯示屏產業逐步從LCD向OLED轉移，韓國企業三星和LG分別瓜分了小屏和大屏市場，日本企業逐步退出顯示屏舞臺，而中國企業正從LCD向OLED轉變。在日本逐步放棄銷售和制造市場的同時，中國企業對液晶面板的生產和制造已經爐火純青，甚至在OLED產業，中國也緊跟韓國腳步。

　　2、真空蒸鍍機壟斷格局

　　曾經作為電視機霸主的日本企業逐漸退出顯示屏市場，但并非是失去了對顯示屏行業的掌控力，而是收縮在2C的業務，逐步向上游轉移。

　　事實上，OLED面板生產的關鍵設備——真空蒸鍍機，被日本壟斷。目前全球只有幾家企業生產，但是只有日本的Canon TOKKI可以把有機發光材料蒸鍍到基板上的誤差控制在5微米以內，而一年只能生產僅僅九臺，大大抑制了OLED的產能。

　　蒸鍍是OLED制造工藝的關鍵，需要將OLED有機發光材料精準、均勻、可控地蒸鍍到玻璃基板上，即將每個像素、金屬電極等“蒸”到OLED顯示屏上，由于有機材料極易受到氧氣、水的影響，也很容易造成污染，因此真空蒸鍍的工藝可見一斑。

　　目前我國OLED產業發展迅速，但大而不強，尤其是像真空蒸鍍機這樣核心設備的缺失。雖然OLED科研型蒸鍍設備已達國際水平，中試型生產裝備已成功研發；但是國內OLED大型生產線裝備雖仍一片空白，離脫離“真空”還有一段距離。

　　除此之外，日本仍在OLED產業端上占據主導地位，包括Dai日本印刷公司生產的蒸發掩膜，日本電氣玻璃公司制造的玻璃基板，日本出光興產的OLED發光材料等。以及高端OLED監視設備大面積應用的廣電領域幾乎由索尼獨占。

　　3、OLED印刷技術

　　由于OLED的獨特優異性能，因此在未來幾十年內，OLED發展勢頭不減。目前OLED面板的制造主要依靠傳統的蒸鍍手段，未來或將被蒸鍍技術成本便宜90%的OLED印刷技術取代，但是這一技術目前尚未成熟，而且技術最接近完成的是日本三菱化學。中國在蒸鍍技術上相當落后，但對于印數技術而言差距并不大。中國或將在印刷技術上發力。

　　04重型燃氣輪機

　　1、大國重器

　　重型燃氣輪機，作為迄今為止熱/功轉換效率最高的動力機械，廣泛應用于機械驅動(如艦船、火車)和大型電站。重型燃氣因為其超高的熱/功轉換效率，因此具有超級高效、清潔的特點，被譽為裝備制造業“皇冠上的明珠”，發達將其列為“保證能源安全、保持工業競爭力的戰略產業”。

　　重型燃氣輪機產品的產業鏈很長，配套產業規模巨大，涉及機械、冶金、材料、電子等諸多工業部門，以及熱力學、燃燒學、制造工藝、控制理論等眾多基礎學科和工程技術領域。目前國際上大的重型燃氣輪機廠家，主要就是美國GE、日本三菱、德國西門子、意大利安薩爾多4家。因此重型燃氣輪機行業屬于壟斷格局，與之合作往往附帶苛刻的條件：設計技術不轉讓；核心的熱端部件制造技術不轉讓；僅以許可證方式許可本土制造非核心部件。

　　重型燃氣輪機的制備難度在于質量和性能的雙重標準：為了提高金屬材料在高溫下的強度，需要消除晶界，但這個過程極為復雜和漫長，需要考量溫度的精確控制以及精密鑄造、定向拉單晶等工藝。目前我國核心部件的毛坯和核心設備單晶爐都依賴進口。而燃氣輪機的葉片是其核心部件之一，為了需要在1400℃-1600℃的高溫下長期穩定地工作，不僅僅要通過材料本身，還需要使葉片中空，以便通冷卻空氣，表面需要有陶瓷涂層、冷卻氣膜等等；除此之外，最重要的一點就是，在所有環節中，所有制備參數都必須符合標準，不能容許絲毫偏差。

　　2、國內目前現狀

　　根據規劃，到2020年，全國燃氣輪機聯合循環裝機容量將達到5500 萬千瓦。近年在下游行業的推動下，我國燃氣輪機市場發展迅猛，2015 年我國燃氣輪機市場規模達355 億元，預計到2022年我國燃氣輪機市場規模將達到900 億元左右。

　　目前我國現已具備輕型燃機(功率5萬千瓦以下)自主化能力；但重燃(功率5萬千瓦以上)仍依賴引進。中國的重型燃氣輪機尚處于起步階段，具體而言，就是中國尚無完全自主設計制造重型燃氣輪機的能力。

　　2014年，“十五”863計劃重大專項、我國第一種具有自主知識產權的重型燃氣輪機R0110，通過了科技部高新司專家組組織的課題驗收。這標志著我國已具備了重型燃氣輪機自主研制試驗能力。但R0110處于E+級技術水平，而且還只是試運行階段，并未在發電領域完全推廣。

　　2016年，“航空發動機及重型燃氣輪機”科技重大專項論證結束，“兩機”專項正式啟動。目前中國重燃正在上海開展重型燃氣輪機試驗驗證基地建設的可行性研究，預計將在2019年前全部建成投入使用。到2023年完成300MW級F級重型燃氣輪機產品研制和定型；到2030年，完成400MW級G/H級產品研制，并進入世界燃氣輪機先進行列。

　　雖然中國尚不能自主研制H級重型燃氣輪機，但是也參與了國外公司H級燃氣輪機零部件的制造。比如現今世界最大燃機輪機——GE 9HA系列燃機的排氣缸就是由中國宜昌船舶柴油機公司(中國重工601989.SH和中國動力600482.SH合資)制造的，中國企業也正積極參與世界最先進的H級重型燃氣輪機制造。

　　3、國內代表企業

　　國內重型燃氣輪機方面，分別以哈電集團、上電集團、東方電氣集團、南京汽輪為核心，形成了相應的燃氣輪機制造產業群，目前全行業具備了年產四十套左右燃用天然氣的F 和E 級重型燃氣輪機以及與之配套的燃氣-蒸汽聯合循環全套發電設備的能力。

　　中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司： R0110重型燃氣輪機由中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司總承擔，9家單位參與研制，其設計在已有航空發動機和燃氣輪機的基礎上，進行了創新設計，是我國第一款具有自主知識產權的重型燃氣輪機。

　　上海電氣(601727.SH)： 上海電氣收購歐洲燃氣輪機制造商意大利安薩爾多公司40%股份。2014年，上海電氣與安薩爾多在上海成立兩家合資公司，一家負責整機的研發、工程、生產、技術服務，另一家負責燃機高溫熱部件的生產和維修。收購安薩爾多之后，技術落地，已獲得40臺燃機訂單。目前上海電氣是國內唯一具備燃氣輪機完整技術，能夠為用戶提供設備及全套檢修維護服務的設備制造企業。

　　其余一些中小型燃氣輪機生產商包括：中國動力(600482.SH)，金通靈(300091.SZ)，福鞍股份(603315.SH)，豪邁科技(002595.SZ)等等。

　　05航空鋼材

　　1、航空鋼材發展

　　航空用超強度鋼材，一般因為其具有超強硬度的特性，被應用于大飛機等的起落架上。因為無論飛機是起飛還是落地，起落架作為支撐飛機的唯一部件，尤其是在飛機降落階段，其承載的載荷不僅僅來自機身重量，還有垂直方向的巨大沖力。因此，起落架的強度必須達到一定要求，以適應頻繁的起落滑行。

　　超高強度鋼材可分為低合金、中合金和高合金三類，飛機起落架用的鋼材，是典型的低合金鋼，對“氫脆”非常敏感。因此未來鋼材的發展需要重點關注超強度鋼材的純凈度，否則將會影響航空器件的使用壽命。

　　2、國內外發展情況

　　目前以起落架鋼材的使用情況來看，美國的300M鋼使用范圍最廣，其強度在1900MPa-2100MPa，迄今為止，美國九成以上軍民用飛機起落架材料使用的就是這種鋼材。反觀國內，首架C919飛機下線試飛時，起落架用鋼材仍依賴于進口。

　　目前，我國的超高強度鋼材研制水平與歐洲、俄羅斯相比基本相當，但在材料創新基礎研究能力，尤其是高純度熔煉技術方面與美國還有較大差距。

　　全球航空航天材料市場預計到2022年將達到258億美元，但是高端新材料基本上被美國和歐洲壟斷著。根據測算，我國高溫合金行業長期處于供不應求的狀態，年市場缺口近1萬噸。目前我國低合金鋼在經過結構優化之后，產能開始穩步增長，平均增長率為9%，優質低合金鋼和特殊質量低合金鋼增長率分別為26%和11%。

　　3、國內主要廠商

　　目前在大型飛機結構性關鍵部件用鋼方面，我國基本上可以滿足國防軍工、裝備制造、國民經濟發展要求，但與國際先進水平相比，仍存在較大差距。航空用高純度單晶高溫合金，發達已經實現了四代技術的應用量產，而國內目前仍處于第二代，三代、四代技術仍在持續的攻堅中。但總體而言，這一差距正在逐漸縮小。

　　寶鋼特鋼有限公司：2017年寶鋼特鋼公司研制生產出300M超高強度鋼，雖然離大飛機用超強度鋼材國產化仍有一段很長的路，在部分技術尤其是新一代數字化和智能化控軋控冷技術、先進熱處理技術等與美日等還有不少差距，但是這給超強度鋼材國產化提供了希望。

　　東北特鋼集團撫順特鋼公司(ST*撫鋼600399.SH)：今年公司研制出中國商用C929寬體客機起落架用超大規格300M鋼鍛坯；該產品的成功研制填補了我國飛機起落架用超大規格超高強度鋼的生產空白。目前，國內航空航天用超高強度鋼90%產自撫順特鋼。

　　06銑刀

　　1、高鐵行業的家庭醫生

　　中國新“四大發明”之一的高鐵，目前已經成為了中國制造業的名帖，從2003年開始至今，中國鋪設的高鐵軌道長度已占世界高鐵總里程的一半以上。但是，機械的使用會面臨損耗，因此需要進行維護。作為高鐵“筋骨”的鋼軌，其養護工作至關重要；若養護不到位，不僅折損使用壽命，還會帶來使用風險。目前行業內所使用的鋼軌養護設備為鋼軌銑磨車。

　　在鋼軌銑磨車出現前，鋼軌的表面修復主要依賴鋼軌打磨車。其工作原理是：采用多砂輪包絡打磨的方式以消除鋼軌表面缺陷，修復鋼軌廓形。工作原理相較簡單，但是由于單遍作業量較小(最大僅0.2mm)，每次作業需要根據線路條件進行約7-8遍往返作業，同時打磨過程中產生的粉塵會對線路環境產生較大污染。

　　因此逐漸采用鋼軌銑磨車，尤其是高鐵專用的客運專線，由于其是無砟軌道，只能使用鋼軌銑磨車進行作業。鋼軌銑磨車的工作原理是：通過若干組銑刀盤采用成型銑削的方式去除鋼軌表面缺陷。相比鋼軌打磨車而言，優勢巨大；鋼軌銑磨車單遍作業量最大可達2-3mm，每次作業僅需對鋼軌銑削一遍即可滿足修復要求，作業過程中環境清潔，作業后鋼軌幾何尺寸和鋼軌表面平整度、光潔度都有很大提高，除此之外，還能提升列車運行的平穩性和安全性，降低輪軌噪音，提升乘客的舒適度。

　　2、銑刀及國外主要廠商

　　鋼軌銑磨車的作用主要是針對磨損變形較大的軌道進行修復打磨。鋼軌銑磨車的主要工作部件為在鋼軌兩側各有兩套銑削裝置和一套磨削裝置。鋼軌銑磨車采用圓周銑削技術，銑削裝置中的銑盤周向安裝銑刀刀粒，每8個刀粒構成一個削銑單元，其中一個刀粒用于銑削軌距角，使軌距角處為圓滑的曲面，其余刀粒用于鋼軌頂面銑削，總共有22個銑削單元。而其中銑削裝置作為鋼軌“急救車”的銑磨車的核心部件之一，銑刀目前仍需要從國外進口。

　　目前我國整體技術水平和發達仍有較大差距，鋼軌銑磨車被奧地利的Linsinger公司和MFL公司所壟斷，完全依賴進口。

　　奧地利Linsinger:以其高度專業的銑削技術以及不斷創新在全球范圍內建立領先地位。目前Linsinger出口全球98%的銑床。主要產品有銑床，鋸片，刀具，銑削，鐵鋸，鉆孔機等。

　　奧地利MFL公司：MFL公司發展源于Dipl.Ing.August Schmid-Schmidsfelden于1939年成立的Schmid-Hütte 熔煉工廠，主要生產提供MFL鑄件，MFL鋸床，MFL磨床。客戶主要有重型機械施工、鋼鐵貿易商和有色金屬交易員、船廠、油罐施工、風力發電行業及鐵路行業。

　　3、國產化進程及主要廠商

　　經過近二十幾年的發展，雖然與發達仍有較大差距，但是我國鋼軌打磨裝備的國產化取得了一定的成就。

　　中國中車集團研制生產的我國首列雙動力48頭鋼軌銑磨車，已于2017年投入使用；但最核心部件銑刀仍需從國外進口。

　　秦皇島齊二數控機床有限公司自主研制的鋼軌銑磨車關鍵核心部件鋼軌銑削裝置及控制系統開始應用于北京地鐵軌道。該技術打破了國外壟斷，對我國城市軌道維護、確保交通安全運行具有重大意義。

　　北京拓博爾軌道維護技術有限公司研制出我國首臺鋼軌銑磨機器人，不僅僅打破國外壟斷，銑磨機器人的智能化程度高，通過自主研發的智能“自裁決”控制算法，得出最優化的銑磨方案；節省人力成本，大大提高銑磨效率。

　　06透射電鏡和掃描電鏡

　　1、TEM，SEM，STEM

　　首先要明白什么是透射電鏡透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，簡稱TEM)，可以看到一般光學顯微鏡下無法看清的小于0.2um的細微結構，而透射電鏡采用波長更短的光源以提高顯微鏡的分辨率。目前TEM的分辨力可達0.2nm。

　　掃描電鏡(scanning electron microscope，簡稱SEM) ，介于透射電鏡和光學顯微鏡之間，是通過用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射，隨后使用逐點成像的方法放大圖像。

　　掃描電鏡和透射電鏡的區別在于，掃描電鏡是觀察樣品表面的結構特征，是三維立體的圖像；而透射電鏡是觀察樣品的內部精細結構，類似于X光，是平面圖像。總結而言就是TEM具體而不立體，SEM表面而無內在。

　　除此之外，在掃描電鏡上安裝投射附件形成掃描電鏡透射模式(STEM)，這樣既有掃描電鏡的功能，又有透射電鏡的功能，而與一般的透射電鏡相比，由于其加速電壓低，可以顯著減少電子束對樣品的損傷，同時大幅提高圖像的襯度，這種模式適合于有機高分子、生物等軟材料樣品的透射分析。

　　市場研發公司Research and Markets推算2014年全球電鏡&制樣設備市場容量為16億美元，2019年預計將達到27億美元，2014至2019年的年均復合增長率為11.1%。

　　2、透射電鏡主要廠商

　　如今透射電鏡市場主流廠商主要為日本電子，日立和FEI，除此之外，德國的蔡司(Zeiss)公司也在電子光學儀器領域占有一席之地。

　　日本電子(日本電子株式會社JEOL)：日本電子株式會社是一家世界頂級的科學儀器生產制造商，產品包括電子顯微鏡，核磁共振，質譜儀，X射線光電子能譜，俄歇電子能譜等，是世界上僅有的一家企業可以同時生產這些高端儀器產品的企業。2009年推出的球差校正透射電鏡JEM-ARM200F，透射模式分辨率達0.19nm，STEM-HAADF的分辨率可達0.078nm，開啟了球差校正的新時代。2014年又推出JEM-ARM300F，鞏固了自己的霸主地位。目前國內各大高校紛紛采用JEM-ARM機型。

　　FEI:FEI是一家美國的高科技公司，是為全球納米技術團體提供解決方案的創新者和領先供應商。目前FEI推出的第二代球差校正電鏡Titan G2 60-300透射電鏡，這是Titan系列電鏡中一項革命性產品。Titan G2 60-300它的STEM分辨率可達0.08nm，Titan3 G2 60-300可達0.07nm，它是世界上唯一能夠同時實現亞埃分辨率及分析型機靴(S-TWIN)的透射電鏡。同樣被國內各大高校所采用。

　　日立HITACHI:日立具有完整的工業體系，涉及的產業從核電站，鐵路，軍工，到家電，醫療，物流，通信，金融以及其他行業。日立的電子顯微鏡部門屬于日立高新技術公司，2015推出了一款球差校正透射電鏡HF5000，這臺球差校正電鏡采用了冷場發射電子槍技術，達到了亞埃級的空間分辨率(0.1 nm或更低)。

　　德國蔡司(Zeiss)：一家老牌光學儀器公司，在1949年就制成了世界上第一臺靜電式透射電鏡，1992年制成了第一臺帶有成像濾波器的透射電鏡，2003年制成了第一臺具有Loehler照明的200KV場發射透射電鏡及第一臺具有鏡筒內校正Omega能量濾波器的場發射透射電鏡。目前蔡斯已經停止生產透射電鏡，只生產掃描電鏡。

　　在掃描電鏡行業，FEI、日立、日本電子、蔡斯合計占80%的份額，而捷克TESCAN 和韓國COXEM各占5%。

　　3、國內研發進程

　　我國早在60年代就開始了透射電鏡的研發，于1958年自行研制了中型透射式電子顯微鏡DX-100(I)，指標為：高壓50kV，分辨率100。隨后又于1959年研制了DX-100(II)大型透射式電子顯微鏡，指標為：高壓100kV，分辨率25，放大倍數10萬倍。1964年，上海電子光學技術研究所的DXA2-8型電子顯微鏡達到20.1976年，DX-4型電鏡研制成功，分辨率達到3.4。在當時，中國自主研制的透射式電鏡已經達到了當時的國際先進先水平，后來由于種種原因而中斷。

　　直到幾年前，中國也曾試圖重啟透射電鏡的研究，但缺乏人才以及關鍵的核心技術。中國國內目前無一家透射電鏡的生產商，而掃描電鏡也只有一家生產商為北京中科科儀。

　　目前涉及光學顯微鏡的上市公司包括： 永新光學、鳳凰光學 ，但暫時還未涉及透射電鏡和掃描電鏡業務。

　　08掘進機主軸承

　　1、掘進機的核心

　　一輪又一輪基建潮推動著公路和鐵路的發展，因此也帶動著道路建設設備的興衰。尤其是隧道掘進機，目前我國自主研制的國產掘進機已經達到了世界最先進的水平，其中掘進機采用液壓、機械和電氣等諸多領域的高科技成果，運用計算機自動控制、工廠化作業、在線實時監測與導向，是集掘進、出渣、運輸、支護于一體的成套設備，長度由幾十米到200多米，總重量可達幾百噸至5000多噸，是當前地下空間施工最先進的裝備。每臺價值從數千萬元至兩三億元不等。

　　其中，主軸承作為掘進機的核心，以工作任務來看，承擔著掘進機運轉過程的主要載荷，是刀盤驅動系統的關鍵部件；以成本來看，主軸承占1/20的成本，是所有零部件中最貴的；以體量來看，以直徑15米掘進機為例，整機重4500噸，主軸承所在主機重2800噸，軸承連接的前部刀盤就達520噸。可是目前主軸承作為核心部件，還完全依賴進口。因為主軸承的工作環境惡劣，需要承受高速旋轉，巨大的載荷，長時間工作帶來的溫升；因為這些指標的嚴苛導致技術復雜，目前國內掘進機制造商選擇出重金配置高可靠性的國外知名品牌主軸承。

　　2、國外主要廠商

　　國外掘進機發展已逾百年，長期的實踐提供了大量的使用數據，因此除了技術優勢外，還在材料、設計以及工藝上具有超強的實力。目前，世界上能研制掘進機主軸承的企業僅四家，分別是德國的羅特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF，其中，羅特艾德占有全球全斷面隧道掘進機領域絕大部分市場份額。

　　羅特艾德(Rothe Erde)：創立于1861年，主要產品為回轉支承和無縫環軋件；在全球11個設有17家回轉支承工廠，是全球領先的回轉支承制造商。羅特艾德公司制造的主軸承技術和工藝水平最高，其生產的主軸承直徑已突破7米多，裝配于多臺14米直徑的掘進機，掘進隧道長度累計已超過50公里。

　　IMO:能夠供應具有全球自主專利和世界領先水平的回轉驅動機構和可快速安裝傳動系統組件。IMO 回轉支承公司在球軸承和滾柱軸承以及齒輪環的開發、生產和銷售方面擁有超過20年的經驗。產品直徑范圍為100毫米到5200毫米。其中IMO 軸承公司的回轉支承具有密封的滾道系統，可以提供內齒或外齒的設備。并且軸承環可以分別與棘輪，行星變速箱/或發動機進行組合。

　　FAG(舍弗勒)：是世界上第一家軸承生產廠商，在軸承行業占有領先的地位。舍弗勒集團旗下有三大品牌：INA、FAG和LuK，作為全球生產滾動軸承和直線運動產品的領導企業。舍弗勒FAG使用范圍包括航天、汽車、工業領域、機械、動力、鐵路以及重工業消費品。

　　SKF(斯凱孚)：成立于1907年，SKF作為領先的技術供應商，主要產品包括軸承及軸承單元、密封件、機電一體化、服務和潤滑系統。SKF 幾乎生產每一種類型的球軸承和滾動軸承。

　　3、國內外相關公司

　　我國掘進機的歷史僅十余年，因此數據匱乏，所設計的掘進機主軸承與國外產品不僅僅受材料制約，還存在設計和工藝上的差距。

　　目前，掘進機主軸承國產化已取得一定的進展；洛陽軸承研究所已掌握直徑3米的主軸承核心技術，實驗壽命等同國外同類產品，力爭在2018年裝機試用。與之相關的上市公司——中國鐵建(601186.SH)旗下子公司鐵建重工與洛陽軸承研究所展開緊密合作，率先開展掘進機主軸承的研究工作。

　　徐工機械(000425.SZ)與羅特艾德合資成立徐州羅特艾德回轉支承有限公司(XREB)，主要從事回轉支承和工業鋼球的生產與銷售，其中徐工持股40%。

　　09超精密拋光工藝

　　1、超精密研磨拋光方法

　　超精密加工技術標志著一個機械制造行業的上限，因為其在電子行業作為最后一道工序，對產品質量影響巨大。超精密加工是指加工誤差小于0.01μm、表面粗糙度小于Ra0.025μm的加工，目前超精密加工已進人納米級。而在超精密加工中，除了超精密切削、超精密磨削等高限制的工藝之外，超精密研磨拋光因為其獨特的加工原理和設備，已成為超精密加工技術的重要組成部分。

　　事實上，研磨和拋光是兩種工藝。研磨是通過研具與工件在一定壓力下的相對運動對加工表面進行的精整加工；加工精度可達IT5~IT1，表面粗糙度可達Ra0.63~0.01微米。而拋光是利用機械、化學或電化學等方法，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。可以簡單地將拋光看作是研磨的升級版。

　　2、全球拋光工藝

　　超精密拋光工藝在現代電子產業中，不僅僅是需要平坦化不同的材料，還需要平坦化多層材料；正因為拋光工藝，使得在方寸之間，可以形成上萬至百萬個晶體管組成的集成電路。可以說，如果沒有拋光工藝，電子產業還處在龐然大物階段。

　　過去的拋光工藝以物理拋光為主，但是摩爾定律使得傳統手段無法滿足變化需求，因此逐漸被現在的超精密拋光工藝取代；目前已經應用于多個領域，包括：集成電路制造、醫療器械、汽車配件、數碼配件、精密模具、航空航天等等。

　　隨著市場需求的增加，全球CMP拋光材料市場規模不斷擴大，主要以拋光液和拋光墊為主。但目前全球CMP市場呈壟斷格局，其中拋光墊市場陶氏占據近80%的市場份額。

　　但就目前而言，頂級的拋光工藝僅有美日等少數掌握。主要是因為，拋光機的核心器件“磨盤”的技術壟斷，使得美日擁有絕對的話語主導權。超精密拋光對“磨盤”的材料構成和技術要求非常苛刻。當拋光機處于高速運轉狀態時，需要控制熱膨脹導致磨盤的熱變形，否則就無法保證基片的平面度和平行度，而由熱變形引起的誤差在產品中將會形成“蝴蝶效應”放大。因此超精密拋光機的磨盤不僅要滿足自動化操作的納米級精密度，還需要確保精確的熱膨脹系數。

　　美國日本等國際頂級的拋光工藝已經可以滿足60英寸基片原材料的精密拋光要求，基于該項技術，牢牢把握住市場的主動權。日系拋光機的研磨盤均為定制，不進行批量生產，直接限制了他國仿制；而美國的拋光設備售價一般都在1000萬元以上，而且訂單已經排至2019年年底。

　　3、國產化進程及主要廠商

　　雖然中國的拋光機磨盤受制于日美等國，但是在超精密拋光領域內，我國已經取得一些跨越性的進展。超精密拋光工藝不僅僅需要設備，同時還需要材料；目前我們研發的“二氧化鈰微球粒度標準物質及其制備技術”已經具有成效，二氧化鈰新材料的超精密拋光生產試驗效果和當前的國際上傳統的超精密拋光水平相差無幾。但也只能說明，我們有了最好的魚餌，但仍缺乏最好的魚竿。

　　鼎龍股份(300054.SZ)：當前全球拋光墊市場呈寡頭壟斷格局，國內缺乏獨立自主的知識產權和品牌。但近年來我國拋光墊專利申請數量逐漸增多，鼎龍股份積累多年，代表國際最先進水平的拋光墊生產線已順利啟動量產。

　　江豐電子(300666.SZ)：國內金屬靶材的領導者，目前與美國嘉柏在CMP領域達成合作協議。

　　晶盛機電(300316.SZ)：晶硅設備龍頭，和美國Revasum公司就200mm硅片相關設備達成合作共識，于2018年將向市場正式推出8英寸拋光機。

　　10。高強度不銹鋼

　　1、世界難題

　　不銹鋼，顧名思義，就是“不會生銹”的鋼材，而事實上，無論何種鋼材都逃不過生銹的命運，而不銹鋼僅僅是將“生銹”的化學反應放緩而已。目前不銹鋼主要基于耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質以及耐化學腐蝕介質(酸、堿、鹽等化學浸蝕)。不銹鋼的耐蝕性隨含碳量的增加而降低，因此大多數不銹鋼的含碳量最大不超過1.2%，甚至有些鋼種含碳量低于0.03%(如00Cr12)。而不銹鋼中的主要合金元素是Cr(鉻)，一般Cr(鉻)含量至少為10.5%，鋼材具有耐蝕性。除此之外，還根據特殊要求添加不同的元素，包括Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。比如Ni(鎳)合金的不銹鋼，鎳不溶于水，常溫下在潮濕空氣中表面形成致密的氧化膜，能阻止本體金屬繼續氧化等等。

　　2、航空不銹鋼

　　隨著國內航空事業的逐步發展，相應的輔助研究也正如火如荼。尤其是對于航空鋼材的研究，過去我國火箭發動機上采用的奧氏體不銹鋼，屈服強度約為300兆帕，而新一代運載火箭所用材料，強度是其2到4倍。可是強度的提高是以犧牲防銹性能換來的。因此研制出強度和防銹性能卓越的鋼材是未來航空鋼材的發展方向。

　　目前而言，我國在新材料研發技術與發達還有較大差距，目前仍將長期處于仿制階段。現階段我國航天材料大多是仿制發達上世紀六七十年代所使用的材料，只是所生產材料性能更好而已。但是如果更高端的產品，我國只能望其項背，即使可以分析出材料成分，但是材料配比和制作工業卻無從得知。

　　《中國制造2025》提出了航空航天裝備用的不銹鋼發展方向。

　　3、國內主要廠商

　　目前我國在不銹鋼產業加大布局，雖然在高端產業上受制于歐美發達，但是我國已經成為了最大的不銹鋼產地。隨著“去產能”逐步完成，不銹鋼產量開始回升，2018H1同比增長5.4%。

　　*ST撫鋼(600399.SH)：大型特鋼重點企業和軍工材料研發生產基地，應用領域涉及軍工、航空航天等多個重要領域。2017年完成特種鋼材產量51.79萬噸。

　　久立特材(002318.SZ)：國內工業用不銹鋼管產量最大的企業，不銹鋼管行業龍頭；產品主要用于石油、化工、電力(包括核電)設備制造等下游。2017年生產無縫管和焊接管43萬噸、34萬噸。

　　永興特鋼(002756.SZ)：中高端不銹鋼管生產商，以無縫管、焊管為主；2017年不銹鋼總產量5.6萬噸。

　　方大特鋼(600507.SH)：彈簧扁鋼和汽車板彈簧細分市場龍頭，2017年鋼材總產量368.85萬噸。

　　柳鋼股份(601003.SH)：目前已經通過中金擁有120萬噸不銹鋼煉鋼產能；2018年7月通過產能置換將新建146萬噸不銹鋼煉鋼產能，2019年7月有望達到266萬噸煉鋼產能。

　　11。相關上市公司羅列

　　根據對以上十個領域的梳理，我們羅列出相關上市公司，僅供參考。

　　研制高推力大涵道比渦扇發動機短艙的公司僅有兩家，分別事美國古德里奇和奈賽公司。國內目前能夠獨立研制航空發動機，但是卻缺失與之匹配的短艙；主要依賴進口，國內已開始布局。 相關上市公司：中航飛機等。

《從航空鋼材到觸覺傳感器——細數那些還被卡著脖子的領域》閱讀地址：http://m.osxg.com.cn/2018/0926/148268.htm