铼:航天工业的“闪耀明珠”

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航空发动机的关键金属

铼可以广泛应用于喷气式发动机和火箭发动机,全球约80%的铼用于生产航空发动机,其在军事战略上有重要意义。为了维持在航空工业的优势地位,美国和其他一些西方国家常年针对中国进行材料和技术封锁。英国的航空发动机巨头罗尔斯·罗伊斯虽然在中国投资建厂,但是对中国员工层层设防,中国员工从来没有机会接触其核心技术。长期以来,航空发动机一直都是我国航空工业中的一个短板。

航空发动机中的单晶叶片是航空产品“第一关键”零件,处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位,直接决定了航空发动机的性能。一台1000千克的发动机中,核心部件就是60片单晶叶片。发动机将空气进行压缩之后压入燃烧室,在有限的空间内和燃料发生剧烈燃烧,产生猛烈的燃气喷射流,推动这些叶片高速旋转,迸发出惊人的动力,每一片叶片输出的马力都相当于一台2.0排量的越野汽车。据了解,一台1000千克级的发动机,高压转速接近4万转每分钟,大概的切向速度就是450米每秒钟,温度大概是1720℃。所以,生产单晶叶片,离不开稀有金属铼。

“发现”金属铼

中国境内到底有没有铼矿呢?其实,早在1983年,成都理工大学教授张如柏在四川马边、犍为、沐川境内红层砂岩中就发现了铼钼矿物。

铼发动机

最近一次发现大规模的铼矿则是在2010年,那是在陕西省洛南县的一个矿区,工作人员意外勘探到稀有金属铼。该矿区属于炼石有色公司旗下的一个矿山。当时此矿探明储量176吨,约占全球储量的7%,仅次于美国与俄罗斯等少数几个国家。发现铼之后,炼石有色公司分别和几家外国的航天发动机企业联系,这些企业都表示可以签订长期收购合同,即由炼石有色公司提供铼原料。在此之前,国际上認为中国没有铼这种金属。因此,这一次中国“发现”超级金属铼,引发国人强烈关注。

目前世界范围内铼的年产量为25~30吨,世界市场上每千克铼的销售价格为1500~3500美元。据了解,随着航空工业的发展,铼消费量的年均增长率为3%,虽然价格不菲,却一直处于供不应求的状态。这其中,美国是最大的铼金属消费国,控制着全球销售市场,一直处于垄断地位。

随着中国航空工业的崛起,未来中国的火箭、导弹会用铼制造高温涂层,宇宙飞船上的仪器和高温部件也会使用铼。此外,铼还在醇类脱氢、合成氨等化工生产中作为催化剂使用。随着中国军工发展的重心转移至海空方向,未来航空发动机、无人机和高速飞行器等领域将进一步发展,铼的战略价值将更为凸显。

来源

《百科知识》2021年第17期 、战略性关键金属科普平台

图片内容来源于百度百科

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