美国用铼卡中国脖子！航空业发展关键，中国如何破局？

　　自新中国成立以来，西方一些国家对我们的封锁可以说一直就没停过，中国在很多地方也曾被他们＂卡脖子＂。
　　而有这么一种金属＂铼＂，它是世界上最稀有的元素之一，但它的作用却非常大，是关乎航空航天工业安全发展的重要材料，所以十分珍贵。但是过去，中国不但缺少这种资源，更缺少对其进行提纯和加工的技术，所以都需要从国外进口，而我们想要引进相关技术，却还被美国等国家重重封锁。
　　但是后来，我国不但发现了重大的铼矿资源，并且通过努力，打破了美国的技术封锁。
　　那么铼到底有哪些重要作用，为何说它关乎我国航空航天业的发展？中国又是如何在这个铼产业打破美国封锁的？
　　全国人大代表、铜陵有色总经理丁士启已经在有色金属行业从业几十年，对本行业有着十分敏锐的嗅觉。而作为全国人大代表，他在近几年的全国人大会议上，连续几次提交议案，建议国家加快收储稀有金属材料铼，以保障我国航空航天工业的发展。
　　虽然丁士启的提案，将铼进一步推向了公众的视野，但大多数人对这种稀有金属的认识，包括它对航空航天业的重要性，还是了解不多。
　　铼是一种稀有化学元素，其化学符号为Re，原子序数为75。
　　在19世纪60年代末，俄罗斯科学家门捷列夫将过去人类发现的元素进行归纳之后，发现了＂元素周期表＂，并且根据这个元素周期表，门捷列夫预言肯定还有一些元素尚未被人类发现。
　　而元素周期表中缺失的几种元素，包括第75号元素，也成为了很多科学家都孜孜以求，希望自己能够率先发现的新元素。
　　之后直到1925年，德国科学家诺达克夫妇经过多年努力，在实验室中提取出了2豪克的75号元素，并以莱茵河将其命名为＂铼＂。
　　铼也成为迄今为止，人类最后发现的一种稳定元素。
　　不过也有说其实第一个发现铼的是日本科学家小川正孝，在1908年，这位科学家宣布自己发现了第43号元素，并将其命名为Np。但后来有人分析，他发现的并非第43号元素，而是第75号元素。只是那时候，诺达克夫妇已经正式发现第75号元素，并将其命名为＂铼＂了。
　　铼是世界上最稀有的元素之一，有科学家估计它在地壳中的含量不到十亿分之一。并且在地球演化过程中几乎不形成或者极少形成铼的独立矿物，而是绝大部分都以类质同象的方式伴生于其它矿物，比如钼矿和铜矿之中，所以它属于典型的稀散元素，即又稀少又分散，开采难度也很大。
　　而铼在被发现之后，却在挺长一段时间内，都没有什么大用处，平常基本上就是用于实验室的研究。
　　一方面，就是因为这种金属太稀少也太难提取，所以非常珍贵；另一方面，则是这种金属实在太＂稳定＂了，以致非常难以进行加工。
　　首先，铼的熔点超过了3180摄氏度，在所有元素中仅次于钨和碳，排在了第三位，而它的沸点则将近5600摄氏度，排在所有元素的第一位。
　　而且它的密度也很高，排在所有元素的第四位，它具有六方晶体密排结构，所以性质非常稳定。在标准温度和压力下，铼金属块可以抵抗硫酸、盐酸和稀硝酸的腐蚀，甚至于连能够溶解黄金的＂王水＂都对其无可奈何。
　　正是因为这种超强的稳定性，由于当时人类科技水平也比较有限，除了实验室研究外，人们都想不好有什么可以用到它的地方。
　　只不过在进入50年代后，随着世界航空航天业的快速发展，铼终于派上了大用场。
　　原来那时候，喷气式飞机开始成为主流，而科学家发现，喷气式飞机所采用的涡轮喷气发动机，随着涡轮前温度升高，其性能也会相应提升。为此，科学家发明出了涡扇发动机，可以更加充分利用涡轮和风扇旋转的能量，提升发动机的推重比，从而也可以提升燃油的利用率。
　　可问题是，发动机随着涡轮前温度的不断上升，其使用的高温镍合金材料就更容易发生变形，进而损坏发动机。
　　于是科学家们开始研究一种更加耐高温耐变形的材料，结果他们发现，在飞机的涡轮叶片中添加3%-6%的铼，其耐高温抗变形的性能就能明显得到提升。
　　从此之后，铼便开始大量应用于飞机发动机，乃至火箭和飞船的发动机上面。比如美国许多民用飞机，还有F16和F22等战斗机，以及阿波罗飞船的发动机，都用到了铼。
　　并且铼除了耐高温抗腐蚀外，金属可塑性和延展性也非常高，随着全球工业化发展，它的用途也变得越来越广泛。
　　比如由于他的熔点很高，还可以作为航天火箭的涂层。航天火箭速度非常快，在穿越厚厚大气层的过程中，就会因为剧烈摩擦释放极大高温。所以为了保证火箭或飞船在高速运行过程中不会发生变形和熔化，人们一般会在火箭或者飞船表面涂上一层铼。
　　尤其现在，为了节省成本提高效率，航天大国越来越倾向于使用可回收的能够重复利用的火箭和飞船，所以对它的材料要求也更高，包括要更加耐高温抗变形，因此对铼的需求也越来越大。
　　同样的道理，铼也可以作为导弹的高温涂层，尤其那种高超音速导弹，速度能够达到20倍音速，其飞行过程中与空气摩擦产生的高温更是惊人，所以必须要用到铼。
　　同理，铼也可以用用于制造特种白炽电灯泡的灯丝，人造卫星的外壳，甚至用于原子反应堆的防护板。
　　并且科学家还发现，铼对很多化学反应都具有高度选择性的催化功能，所以常被人们用作石油化工等领域的催化剂。
　　比如催化重整是石油炼制过程中提高汽油产量和质量的重要手段，而铼铂化合物则可以作为催化重整过程中的一种催化剂，提高重整反应的深度，增加汽油、芳烃和氢气等化工原料的出产率。
　　目前，铼在航空发动机产业的用量最大，占到了其总用量的80%。并且随着全球民用航空市场的不断扩大，民用航空发动机的需求也将不断增长，而由于世界区域乃至整体局势都日趋紧张，军用航空发动机和火箭发动机的需求也在激增，所以据行业预测，未来10年，全球铼资源的需求会出现成倍的增长。
　　所以铼资源在未来将显得更加稀缺，而根据美国地质调查局报告，全球已经探明的铼金属资源只有约2500吨，其中智利有约1300吨，占到了一半左右，美国约390吨，俄罗斯约310吨，还有哈萨克斯坦约190吨。
　　不过美国的铼储量虽然不是最大的，可它不但每年消费了最多的铼，还控制着全球铼的供需体系。
　　美国钼金属公司是世界最大铼生产商，它早早布局，以长期合同的形式，垄断性占有智利、墨西哥和哈萨克斯坦的大部分铼产量。
　　并且多年来，美国还对所有本土铼产品和相当一部分进口铼产品进行了储备。
　　在2018年5月，美国内政部发布了关于＂35种关键矿物＂最终名单，认为这些矿产品对美国国家安全和经济繁荣至关重要，需要采取措施增强保障能力，而铼就在这名单之中。
　　这些年，俄罗斯、日本和欧盟等，虽然也意识到了铼的重要性，开始参与争夺铼资源，但由于入局太晚，都无法撼动美国在铼的供需链上的统治地位。
　　至于中国，虽然在上世纪60年代就开始在钼精矿的焙烧烟尘中提取铼，只是由于我们工业发展起步晚，尤其是航空发动机产业，过去很长时间更是没怎么发展，所以对铼的需求比较小，也一直不怎么重视。
　　直到进入21世纪后，随着中国工业，包括航空航天业快速发展，对铼的需求是越来越大。只是我们不但没有铼资源，更没有加工技术，只能高价从国外进口铼产品，所以别说什么定价权了，连渠道都完全掌握在美国手上。
　　这样直到2010年，我国在陕西省洛南县的龙铺钼矿区意外发现了金属铼矿，之后经过勘探，探明该地区铼矿储量约为176吨，占世界总储量的7%左右。
　　这么说起来，中国的铼矿储量也不算低了。但问题是，我们虽然终于发现了铼矿资源，可相关加工技术却还很落后，甚至可以说一片空白，别说什么深加工了，就算是铼的提纯工艺，都未成形。
　　而铼是典型的稀散元素，常伴生于钼矿和铜矿，开采和提纯难度都非常高。
　　不过在发现陕西铼矿之后，我们一些院校机构和企业开展合作，最终有企业花了约一年时间，最先攻克了铼的提纯问题。
　　但铼的提纯只是第一步，因为铼一般不能直接使用，而是需要和其它金属混合制造成合金，才会有不同的用途。
　　比如在钨和钼中加入适量的铼，可以制成钨铼合金和钼铼合金，这两类合金不但具有良好的塑性，可以加工成各种结构材料，并且还具有高硬度、高强度和耐高温等特性。
　　而在镍中加入适量的铼，可以提高镍高温合金的蠕变强度，更加耐高温抗变形，这类合金就可用于制造喷气发动机的燃烧室、涡轮叶片及排气喷嘴等。
　　铼镍合金也是现代喷气引擎叶片、涡轮盘等重要结构件的核心材料，使用这种合金制造的单晶涡轮叶片，可以有效增加涡轮压力，进而提高发动机的作业效率，发动机也可以加快燃料燃烧的速度，进而产生更大推力，并且发动机的使用寿命也更长。
　　但是铼合金的制造技术一直被美国等少数国家垄断，中国以前在这个领域几乎没有任何研究。
　　所以当时我们原本是打算与国外公司进行合作，通过资源换技术的模式，来获取铼合金的制造技术。
　　可谁知，国外企业对所谓技术合作并没有什么兴趣，在中国发现铼矿资源后，他们有的是想直接买下中国的铼矿，有的想通过长期合同，购买中国生产出来的铼，却都不愿意和中国进行技术交换。直白点说，他们只是把中国当作原料来源地，从中国低价购买初级的铼原料，进行加工后，再将铼产品高价卖给中国。
　　尤其美国，在听说中国发现了铼矿资源，更是对中国百般提防，就怕中国获得铼的深加工技术，打破它的垄断。而美国法律也规定了，关于铼的深加工技术，包括铼合金的制造技术，不准参与到国际间的企业合作中去。
　　就算美国一些相关企业已经在中国建厂，也会对中国员工层层设防，不会让他们接触相关技术，即便他们已经成为公司高管也不例外。
　　既然美国封锁得这么厉害，我们无法进行技术引进，于是就索性自己研发。我们一些企业也采用产研结合的方式，把研制铼合金和相关用途结合起来，专门进行技术攻关。而因为铼最主要是用在航空发动机上面，所以研制航空发动机的单晶涡轮叶片，也成为重中之重。
　　但自己搞研究，不是嘴上说说就行，我们仍需要克服很多困难，其中最重要的就是人才关和设备关。
　　而在人才方面，正值国家开始重视航空发动机产业的发展，提出要攻克核心关键技术，加快推进航空发动机制造的产业化。于是在国家的支持下，我们的院校和企业就从海外引进相关领域的一些专家，组建研发团队。
　　在设备方面，要制造单晶涡轮叶片，就需要用到单晶炉，并且还需要依照特殊参数进行定制，为此我们有的企业也是走遍国内外，终于找到了愿意定制的供应商。
　　有了人才和设备，我们的研发工作也很快就走上正轨，到了2015年，就有公司生产出了第一批单晶叶片，根据国际权威检测报告，产品某些性能已经已经达到了欧美标准。
　　到了2017年，我国自主研发的单晶叶片开始正式投产，终于打破了了美国的封锁。
　　到如今，我国自主研制的单晶叶片已经发展到了第四代，虽然还算不上世界领先，但跟国际先进水平已经没有太大差距。
　　不过我国虽然在这个领域已经打破了西方的垄断和封锁，但现在仍面临着一些问题。
　　比如这几年，虽然我国航空航天事业发展很快，但由于发动机还没有实现产业化，对铼的需求量还是不多，常年稳定在2吨左右，而国内的产能已经超过了这个数，可以说是供过于求，所以价格一直上不去，企业对铼的生产积极性也不是很高。
　　尤其随着中国一些铼项目的投产，美国为了打压我国金属铼产业，还刻意开始进行低价倾销，导致铼的价格下跌严重，更加打击了我们一些企业的积极性。
　　而需要我们重视的是，随着我国航空航天业的加速发展，发动机产业化也必定会加快实现，比如现在我们的歼20战斗机，还有C919民用大飞机都已经开始进行量产，并且预计在近几年就要换上我们自主研发的发动机。所以等到发动机产业化了，我国对铼的需求肯定会猛增，供需情况可能会瞬间逆转，到时候再想扩大铼的产能，恐怕就有些晚了。
　　也因此丁士启在全国人大建议将铼列入国家储备目录，全面开展铼金属收储，并且减免铼金属进口关税及增值税，鼓励收集国外铼资源，以防范他国对我国的进口管控，保障我国航空航天业的安全发展。
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