航空发动机重要材料“铼”,全球储存2650吨,美用铼卡中国脖子?

文|时梦嫣

编辑|时梦嫣

引言:

自新中国成立以来,西方的一些国家对我们的封锁自始至终都没有停过,我国曾经在很多地方都被他们“卡脖子”。

然而有这么一种金属“铼”,他们这个世界上最稀有的元素之一,但它的作用却非常的大,是关乎航空航天发展的重要原材料。

但是在过去,中国的这种元素极其的少,更是缺少对“铼”的技术加工以及提纯,所以我们要想引进相关技术,但是却被美国以及其他国家重重封锁。

但是后来,我国不但发现了大量的“铼”,并且在我们不断的钻研下还打破了美国的封锁技术。

它究竟有何作用?为什么它能关乎着我国的航天航空技术呢?美国又为何将其技术封锁

一、“铼”的缘由

全国人大代表,铜陵有色的总经理丁士启曾经说道:建议国家加快收储稀有金属材料铼,以用来保障我国航天航空的工业发展。

虽然,丁士启的发言将铼推向公共的视野,但依旧有大多数人,对铼的认识,包括它对航天航空的重要性还是了解的不多,铼是一种稀有的化学元素,它的化学符号用Re来表示,原子序数为75。

在19世纪60年代,一位俄罗斯的科学家,将过去人们所知的元素进行归拢,并制成了元素周期表。

并且根据元素周期表俄罗斯的科学家预言说有一些元素还未被人发觉,而元素周期表内缺失了几个元素,包括今天我们所说的铼。

因此,它也成为了很多科学家都梦寐以求的希望自己先发现这几种缺失的元素。

1925年,德国的科学家诺达克夫妇在经过多年的努力,成功提取了铼,铼也成为了,到目前为止中人类发现的最后一种稳定元素,不过也有人表示,第一个发现铼的,是一名日本科学家小川正孝。

在1908年,这位科学家宣称自己发现了第四十三号元素,并且将它命名为Np但是经过有人分析,他发现的并不是第四十三号元素,而是铼元素。

只是那个时候诺达克夫妇已经正式发现了铼,铼是世界上最稀有的元素之一,有科学家估计,铼的含量不到地壳中十亿分之一。

并且在演化的过程中,几乎不形成铼的独立矿物,而且,他们绝大部份都是以类质同象的方式,诞生其他矿物,例如,在木矿以及铜矿当中,他属于是典型的稀散元素,不但稀少还分散。

而铼在发现的很长一段时间内,都没有什么用处,就基本在实验室进行研究,由于这种金属太过于稀少,难以提取,以及它非常的难以进行加工。

在合理的温度和压力下,铼可以用来抵制硫酸和稀硝酸等其他具有腐蚀性较高的东西。

正是他这种极强的稳定性,由于当时的科技水平有限,除了可以进行研究以外,真的找不到可以用到他的地方了。

二、发现“铼”重要

在进入到50年代以后,伴随着世界的航天航空的发展,铼在这时就派上了大用场,在那个时候温镍合金材料容易发生变形,从而导致发动机更容易损坏。

于是专家们就开始研究一种更加耐受高温的不易变形的材料,在研究结果后,他们发现只要在飞机当中的涡轮叶片中加上百分之三到百分之六的铼。

就可以避免了这类问题,在此之后,铼便开始用于飞机的发动机甚至用于火箭和飞船上面。

由于他的熔点比较高,就可以用于航天火箭的涂层,航天火箭运行的速度很快,在通过大气层的时候就会因为摩擦而释放出高温。

所以为了保证火箭以及飞船在进行高速运行中不会导致变形融化,所以会在火箭以及飞船的表面刷上一层的铼。

尤其是现在,为了节约一些没有必要的成本,一些航天大国便更大的倾向于可以重复利用的火箭以及飞船。

所以对它们的要求也越来越高了,以及要更加的耐高温、融化、变形,也因此对铼的需求量也越来越大。

同样,铼也可以用于导弹的防高温涂层,尤其是那种超音速的导弹,在飞行中与空气中摩擦所产生的高温,更是让人想象不到,所以必须使用铼。

并且在科学家研究之后发现。铼对其他的科学反应都具有极高的选择性催化功能,所以常被人们用于石油、化工等其他领域。

三、美国的阻挠

铼作为航天航空的重要材料,美国一直在垄断市场,铼和镓锗一样,都是稀有元素,

根据报告显示,在2021年在地质调查发现全球拥有2650吨的铼,其中智利占全球1300吨,俄罗斯占全球有300吨。

美国的铼虽然有390吨,但是它却是铼的消耗大国,在全球每年开采出45吨的铼,其中美国就要消耗40吨,同时美国还在世界贸易正插手铼,从而导致它是世界上最大铼贸易公司。

他们甚至还前往智利、俄罗斯等出产铼的大国,跟他们签订合同,并且常年以来,美国还对所有产生铼,进行了储备。

在2018年,美国内政发布了关于起到关键作用的35种矿物质的名单,他们认为这些矿产品对于美国的经济以及安全起到至关重要的作用,因此需要进行保护,然而铼就出现在这个名单当中。

在这几年当中俄罗斯、日本以及欧盟等其他国家,虽然也意识到了铼的中重要性,开始抢夺起了铼的资源,由于反应太过于缓慢,导致始终无法撼动美国在铼的控制地位。

四、中国的发展

至于中国虽然在上个世纪60年代,人们就开始在钼精矿中的烟尘中提取出来铼,由于我们的工业发展的比较晚,尤其是我们的航空产业,在过去的时间里根本没有怎么进行发展。

因此我们对于铼的需求比较小,所以一直也没有引起我们的重视。

知道进入了21世纪,随着我国的发展越来越迅速,对于铼的需求量也越来大的起来,但是我们不但没有铼的资源,还没有铼的加工技术,所以我们只能从国外进行高价的收购。

五、发现“铼”,攻破难题

直到2010年,我国在陕西省意外发现了金属铼,在进行探测检查,最后得出结果该地区的铼存储量达到了176吨。

约占世界的百分之七,由此看来我国铼的存储量也不算低,

我国虽然发现了铼的资源,但是目前为止我国对铼的技术以及深加工技术还是没有一点了解的。

于是在发现铼以后,我国的一些院校就开始和一些企业进行合作,终于皇天不负有心人,在经历一年的刻苦钻研,我国成功掌握了铼的提纯技术。

但是对于铼,提出只是第一步,因为铼不能直接进行使用,而是需要和其他的金属一起混合使用,才会出现不同的用途。

但是关于铼合金的制造技术,一直以来都是被美国以及其他少数国家进行垄断。

所以中国以前在这个领域可以说是一片空白,所以我国当时想跟国外的公司进行合作,通过我们的资源来换取他们的技术,可是谁也想不到那些国外所谓的技术合作并不感兴趣。

当他们知道中国发现铼的资源以后,他们便想将铼买下来,但是他们都不愿意进行技术交换。

直白一点来说,他们只是将中国当做一个铼原料的发源地,用少量的资金从中国购买,然后进行加工,再卖给中国。

尤其是美国听到这个消息以后,更是对中国进行百般提防,就怕中国知道了铼的深加工技术。

为此美国还规定了,铼的加深技术以及合金技术不允许参加到国际之间的合作关系中。

面对美国提防的如此厉害,中国索性就开始了自己研发,一些企业也采用了产研结合的方式,来研究铼合金相关用途结合起来。

从而进行技术专攻,因为铼主要运用于航空的发动机上面,所以在研制发动机的单晶涡轮叶片,也成为了这次研究的重中之重。

但是这些研究不能只靠我们动动嘴就行了,为此我们需要克服许多的困难,其中最为重要的就是这方面的人才和设备,于是我国院校和企业就开始从海外引进大量人组织科研团队。

在设备这一方面,要想制造出单晶的涡轮叶片,就需要单晶炉,为此我们去过不少企业,终于找到愿意给我定制的供应商。

到2015年,我国就有公司生产出了第一批单晶叶片,根据检测,所研制的产品在某些特征已经达到了欧美的标准。

直到2017年,我国的单晶叶片正式投入生产,也终于打破了美国的封锁,到如今我国的单晶叶片已经研究到了四代,虽然在世界上算不上领先,但是跟国际水平相比已经没有过多的差别了。


结语;

在世界不断变化下,来作为我们飞向太空的重要原料,它的重要性也日益提升。

而面对那些稀有的元素我国也会好好的保护,加强技术的改进,早点找到可以代替的材料,并且加强与国际之间的合作关系。

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END

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页面更新:2024-03-15

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