錸，鎢鉬工業的味精

9月初，一則《中國發現超級金屬“錸”，飛機火箭上天都靠它》的消息引發熱議，登上各大新聞頭條並引發蝴蝶效應，某些與錸相關的上市礦業公司市值應勢上漲。不過，小編對於這樣的標題党文章是深深鄙視的，更主觀地認為該文章的炒作成分更像是某公司的廣告，也認為有必要梳理一篇有關於航空發動機葉片超合金材料鎢和錸的文章，所學所知粗淺，未必完全正確，但盡可能客觀。

錸是一種稀有金屬元素，位於元素週期表第75位元，與鎢（74）相鄰，錸為人熟知的特性就是其熔點有3180℃，為第二難熔金屬，那麼第一難熔金屬是什麼？不用說，就是有3410℃熔點的鎢。文中稱航空發動機每秒散熱1700℃，唯有“錸”金屬不被熔化，而實際上，在1700℃以上不會被熔化的金屬除了錸，還有鎢、鉬、鉭、鈮和釩，它們統稱為難熔金屬。

錸不是最近才發現的，也不是中國最早發現的。錸于1925年德國化學家諾達克用光譜法在鈮錳鐵礦中發現了這個元素，以萊茵河的名稱命名為rhenium。錸由於資源貧乏，價格昂貴，據說全世界不過2500多噸，主產國智利和波蘭等國已被美帝買斷了，中國儲量約200餘噸，暫時還排不上名次。

在合金領域，錸的用途早也不是什麼秘密，與錸組合最多的金屬元素就是鎢和鉬了，錸能夠同時提高鎢和鉬的強度和塑性，人們把這種現象稱為“錸效應”。添加少量3%～5%的錸能夠使鎢的再結晶起始溫度升高300℃～500℃，並提高其高溫強度和塑性。或者可以這麼形容，稀土常被業內稱為現代工業的味精，而錸元素就是鎢鉬工業的味精，有了它，鎢鉬金屬活色生香；缺了它，鎢鉬金屬“索然無味”。

鎢錸合金具有一系列優良性能，如高熔點、 高強度、 高硬度、 高塑性、 高再結晶溫度、 高電阻率，低蒸氣壓、 低電子逸出功和低塑性脆性轉變溫度等，是目前鎢合金中綜合性能最好的合金之一，可加工成板、片、線、絲、棒，用於航太、航空的高溫結構件（噴口、噴管、防熱屏等）、彈性元件及電子元件等重要器件，是航太航空領域的不可或缺的重要元素。中鎢線上版權所有

作為飛機的心臟，航空發動機是一種高度複雜和精密的熱力機械，被譽為“現代工業技術的皇冠” 而皇冠上的明珠就是航空發動機的渦輪葉片，它是發動機的核心部件，渦輪葉片的性能，特別是承受高低溫的能力，是體現一個國家航空工業水準的重要標誌。多年來，我們的航太發動機研製停滯不前並非設計能力不足，相反，我國科學家逆向工程能力是非常強大的，主要問題在於材料科學落後，難以摸透外國發動機的合金材料配方。渦輪葉片是目前航空發動機所有零件中製造工序最多、週期最長、合格率最低、國外封鎖和壟斷最為嚴格的發動機零件，積累不足，我們的科學家只能摸著石頭過河。

隨著中美俄等大國F35，SU35、J20等新一代戰機的列裝，雙缸引擎已成為戰機發動機的標配，對航太發動機的要求也越來越高。航太發動機葉片的主要材料是鎳基超合金，早期中國發動機葉片壽命短，不單是材料問題，而是單晶工藝問題。2009年，技術專家周亦胄從英國伯明罕大學歸國，入選中國科學院“百人計畫”，在中國科學院金屬研究所從事高溫合金研究工作。在其帶領下，科研團隊改變了過去靠經驗積累和反復試製的局面，而是通過先進的理論和實踐研製出了多種單晶高溫合金葉片，解決了多種單晶葉片從無到有的問題。如今，我國的單晶葉片技術已經發展到第三代，我國也是世界五個能夠研究製造航太發動機的國家之一，步伐很大但差距仍有。中鎢線上版權所有

不可否認，錸元素對於提升發動機葉片具有至重要的作用。單晶高溫合金材料的基體為鎳元素，其中含有錸、釕、鉭、鎢、鉬、鈷等稀有貴重金屬。鎢雖然是最耐高溫的材料，也一直是航太發動機各個部件的主要金屬元素之一，但是在葉片的影響力卻沒有錸突出，鎢在一定的高溫下會氧化，而錸不會，因此錸具有比鎢更強的抗蠕變性能。有了錸元素的加強，發動機葉片就能在高溫工作環境下，無懼急速冷卻和猛烈加熱，並且在強烈機械衝擊和振動的條件下長時間工作而不變形和開裂，這是提升發動機葉片壽命及性能至關重要的參數。

複合材料工藝一直是各國高端軍事科技研究的重中之重，錸、釕、鉭、鎢、鉬、鈷都是發動機葉片中重要的金屬元素，缺了誰航太發動機葉片都轉不好。我國正式裝備殲10B和殲11的太行發動機葉片就是加入3-6%左右的錸，大修間隔從300小時增加到750小時，使用壽命達到了2000小時以上！如果最新單晶葉片技術能夠應用到WS15發動機上，中國殲20戰機將獲得更強大的“中國心”。

需要注意的是，錸是目前地球數量最少稀缺戰略礦產之一，我國的保有儲量僅為200餘噸，主要存在於鉬礦中，與我國的鎢儲量世界第一的處境大不相同。錸雖是好東西，但200餘噸對於我國的航空航太業來說只是杯水車薪，且價格極貴。而目前世界的大部分錸礦又已被美帝霸佔。可以想像，如果未來西方國家像武器禁運和技術壁壘一樣對我國進行封鎖，那我國的航空航太事業該如何應對，因此，我們也應該未雨綢繆，在建立戰略資源儲備的同時，在高溫合金研究中減少對弱勢資源錸的依賴，或許也可以重新回到對鎢等其它難熔金屬合金的研究軌道上。

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