航空发动机重要金属铼,美控制全球90%的资源,想用铼卡中国脖子

以山爱科学 2024-08-13 21:37:03
导读:

美国对于中国各种卡脖子行为,已经司空见惯了,大到各种设备,小到各种成品。

没想到,如今又把目光盯到了原材料上了。

这是怎么回事呢?

近日,中国对稀有金属进行了一些管控措施,比如金属锗的管控力度加大了不少。

这就让美国坐立不安。

其实锗这种金属在美国的储量是非常多的,但他们对于本国的锗资源,进行了保护,而需要锗的时候就全部通过进口获得。

这就有点双标了。

当然了,这也是美国的惯例。

那么为什么美国就能拿铼进行卡脖子呢?

因为美国掌控了全世界90%的铼资源。

所以,美国媒体就将管控铼资源给推到明面上,大概意思是中国如果继续对锗这样的稀有金属进行管控,那么他们就要不客气了。

美国将会在铼上对中国卡脖子。

那么铼是做什么用的呢?为什么能让美国媒体拿铼说事?

目前铼最大的用处,就是制作镍铼合金,然后用于喷气发动机的燃烧室、涡轮叶片、排气喷嘴的制造。

这就是铼的最大用处,再有就是作为工业催化剂来使用。

当然用铼做催化剂,是非常奢侈的行为,因为铼的售价一公斤就高达五千美元左右。

一般的产品还真用不起。

今天就围绕铼来说一说。

铼的发现

门捷列夫的元素周期表很多人都知道,当年没有发现铼的时候,很多科学家通过元素周期表对铼进行过研究。

因为根据元素周期表上的推测,铼应该是自然界中最后一个稳定元素,铼以后得元素,只能通过人工合成的方式获得了。

也是因为这个原因,早在元素周期表建立之前,就已经有科学家预言过它的存在。

其中最有名气的就是,1914年英国的一位物理学家,对铼做出的一些数据推测。

依据这些推测,后来来自德国的三位科学家在1925年的时候,声称他们在一些铁矿中探测到了铼元素。

但这三位科学家,在当时并没有将铼元素从这些铁矿石中分离出来,不是不想,而是做不到,因为铼就算是放在现在,想要提取都是非常困难的。

这也是铼价格昂贵的一个重要原因。

三位科学家并没有气馁,而是潜心研究,过了三年的时间,直到1928年的时候,他们才将铼从辉钼矿中提取出来。

比例相当惊人,六百六十公斤的辉钼矿,才获取了一克的金属铼。

这个元素之所以叫铼,是因为三位科学家都是德国人,他们用莱茵河的名字,为这枚元素取了名字。

而铼的出现,让难熔金属合金有了一个大的飞跃。

如今全球生产的铼有80%的都用在了航空发动机上。

可以说它的军事战略意义是非常重要的。

其实在发现铼的过程中,还有一个相当有意思的小插曲。

早在1908年的时候,日本的一位化学家叫小川正孝,就已经发现了铼。

这个时间点,可比英国物理学家推测铼的数据早了六年的时间。

为此小川正孝还特意的用日本的英语国名,将其命名为Np。

那么为什么小川正孝的这次发现,没有被列入到了正式发现者名单里呢?

当时的小川正孝认为,他发现的铼,应该是第四十三号元素——锝。

这算是一个非常美丽的错误。

所以要怪也只能怪小川正孝自己了,毕竟他的答案是错误的。

在考场上,不能因为写出的答案是另一个问题的答案,就可以进行判对处理。

等到德国的三位科学家证实了这是铼的时候,小川正孝也就错过了这次机会,而他设计的名字Np,最终成为了第九十三号元素镎的符号。

这个时候,Np不是取自日本的英语国名,而是来自于海王星名字的截取。

美国对铼的掌控

对铼的开发,美国应该是最早的。

在1968年的时候,美国将他们获得的75%的铼进行了研究,进入到七十年代初期,就得到了高温合金。

航天发动机也就有了一次突飞猛进的发展。

所以美国对于铼是非常的重视,根据美国的地质调查报告,目前探明的铼储量也只有两千五百吨而已。

所以铼在地球上是一种及其稀有的元素,在地球上的含量只有十亿分之一,甚至有些资料将这个估算下调到了十亿分之0.5的程度。

目前发现铼的主要来源矿石是辉钼矿,平均含量只占到了0.2%,基本上可以看做矿物加工过程中的副产品。

铼的主要分布地有四个国家,智利储量一千三百吨,美国储量三百九十吨,俄罗斯储量三百一十吨,以及哈萨克斯坦储量一百九十吨。

这几年全球铼的产量基本上维持在五十吨左右,铼的主要生产国是智利,美国和波兰。

而智利的产量是30吨,美国7.8吨,波兰8.3吨。

为什么是这三个国家呢?

最主要有两个原因。

其一,是技术,铼的提取是非常的困难。再加上二次加工的技术更难。

其二,铼的提取加工和当地的经济水平和环境的稳定有一定的关系。

这也是美国能够掌控铼市场的重要原因。

而美国又是铼的最大消费国,几乎垄断了全球的销售市场。

其实这个可以理解,毕竟美国的军事力量就是建立在航空领域的,要维持航空领域的优势,必然会出现这种垄断的局面。

而美国利用这些优势,早就将铼和铼的相关技术,对中国已经进行了管控。

比如当年中国发现了铼之后,想要寻求合作,大体就是用资源换取铼合金的制造技术。

吸引来了英国航空发动机的巨无霸企业——罗尔斯.罗伊斯公司的投资,结果项目开始生产了,这家公司对于中国员工可以说是处处设防,层层监督。

中国员工截止到2017年,在公司工作了七年的时间,连核心技术长什么模样都没有见过。

所以美国及其盟友对于中国铼的相关技术,早就开始了设防管控了,这次仅仅是被美国媒体,放到了明面上来说而已。

中国在航空发动机上一直是一个短板,这个方面也是一个重要原因。

没有足够的铼材料进行试验,想法再好,设计再高明,没法进行试验,怎么推进产品的完善?

当然说道这里,会有一个问题。

科研的过程能用多少铼?别忘了,上文就提高过,美国当年为了研究铼合金耐高温材料,全年75%的铼金属都用在了科研上,而且一连研究了好几年。

再加上美国对铼金属市场是具有垄断地位的。

所以当年美国在科研上消耗的铼一点都不少。

中国的铼金属研究

铼资源在中国在相当长的一段时间里,是没有发现什么重大发现。

只有在1983年的时候,在四川一些地方的红层砂岩中发现了一点铼钼矿而已。

这点铼根本就不具备开发价值,以至于国际上认为中国是不可能有铼的。

重大发现是在2010年的时候,陕西炼石有色资源股份有限公司,在一次矿产探测中,才在陕西省洛南县黄龙铺钼矿区矿山才发现了铼的存在。

当时探明的储量达到了一百七十六吨。

后来陕西炼石有色资源股份有限公司下辖的子公司——成都航宇,就开始和湖南有色金属研究院进行合作,用了一年多的时间,攻克了提纯的难题。

需要说明的是,这是提炼铼的技术,想要将铼制作出合格的成品,作为航空发动机的原材料,还得需要相关技术。

这就有了后来的资源换技术的想法。

上文提到的英国航空发动机巨头和中国的合作,就是发生在这个时间点上。

当时很多企业都想和成都航宇合作,而且还都希望签下长协价(长期协议价格)。

但这些企业手中的技术,都被美国的法律所约束,成都航宇是不能参与到技术合作中的。

这就出现了,成都航宇和英国航空巨头合作七年,都没有接触到核心技术的事情发生。

中国不能单纯的只作为元素的供应商,这么好的东西,换不来技术,也只能依靠自己的努力来打破垄断。

于是成都航宇将目光锁定在了单晶叶片上,为什么是这个产品呢?

因为这个部件是航空发动机的首个关键部件,它所处的工作环境的温度最高,达到了一千七百二十度。

一台一千公斤的发动机,其核心部件就是六十片单晶叶片,每一个叶片可以输出的力和一台2.0批量的越野车相当。

所以这是一个关键性的零件。

到了2015年成都航宇成立的科研团队,在研发出的两种高温材料的基础上,铸造出了三种晶体叶片。

最关键的各项标准都达到了欧美的技术标准。

其实,这些年下来,应该发现了一个规律,越被卡脖子,技术就能越能得到突破。

总结:

铼的消费目前全球以3%的年增长率增长,虽然有80%被应用在了航空发动机上。

但其他领域的应用也在不断的扩展,比如无人机上,以及火箭、导弹的高温涂层,都使用到了铼。

再有就是美国想要依靠本身对铼资源的掌控,对中国进行资源管控,虽然会照成一点麻烦。

可中国本身也是有铼的储备的,目前全国十个省都有发现。

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评论列表
  • 2024-08-18 06:37

    连个元素名称都是错的。

  • 2024-08-16 16:44

    [点赞]

  • 2024-08-17 14:28

    废话太多!

    zitan 回复:
    本来就科普见识文,个个像你一样聪明吗?肯定要通俗易懂