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Military2版 - 天涯的科普文章 ——浅谈航空工业的明星金属铼
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娓娓道“铼”(上)
——浅谈航空工业的明星金属铼
2014年6月,美国《航空和空间技术周刊》6月16日报道称,中国正在询价购买大量铼,
用于先进航空发动机的生产。采购发货将从2016年开始。一时间,“铼”成为了众多军
迷关注的焦点。而只要是关系到发动机的消息,兵器迷都会眼前一亮。前段时间工作上
忙着救火,迟迟未动笔。趁着略有间歇,咱们就来聊聊它。
一、原“铼”如此——铼元素
早在1872年,俄国人门捷列夫(就是那个发明元素周期表的科学家),就根据元素周
期律预言,在自然界中存在一个尚未发现的,原子量约为190左右的“类锰”元素。也
就是与锰、鍀等类似的一种未知锰族元素。从此,科学家们就从和锰性质相似元素的矿
物,如锰矿、铂矿以及铌铁矿(钽和铌的矿物)中寻找这个元素,但却一直无果而终。
直到1925年9月5日,德国地球化学家诺达克和泰开夫妇,在纽伦堡的德国化学家联合
会上,由泰开当众宣布,他们利用X光谱,从大量的矿物和岩石的浓缩产物中发现了这
种新元素,并展示了其化合物的样品,从而最终揭开了这个神秘元素的面纱——这就是
铼。
铼元素找到了,化学家们对其基本性质进行了深入的研究:
铼是一种金属元素,其密度21.04克/厘米3 ,晶格类型为密排六方结构 。纯铼质软,
外表与铂同,有良好的机械性能——铼的机械加工是比较方便的(比钛可容易多了)
铼不溶于盐酸和氢氟酸中,可溶于稀硝酸或过氧化氢溶液——这一点在铼的分离提取
时有很大的用场。暂且按下不表。
铼不与氢、氮作用,但可吸收H2。化合价有3、4、6和7,但在高温下,与硫的蒸气化
合而形成硫化铼ReS2——这也是铼分离提取的主要工艺设计基础,后文详述。
铼能被氧化成很安定的七氧化二铼Re2O7——因为状态稳定,Re2O7成为铼分离提取工
艺初级产品的主要形态,这也是后话。
特别的,铼的熔点3180℃,沸点5627℃——这是铼在航空工业应用的主要特性。
哦,差点忘了,铼元素的命名有一个小故事,正好作为这一节的收笔:
诺达克夫妇为了纪念自己祖国的母亲河,莱茵河(德文:Rhei, 拉丁文: Rhenus),
将这种元素被命名为rhenium,化学元素符号Re(铼)。这样的命名,让人不禁想起居
里夫人的那句名言:科学是没有国界的,但是科学家有自己的祖国。
铼,被发现快一个世纪了,但对我们大多数人,它还是一种陌生的元素。它不起眼的
排列在化学元素周期表的第75位,是最晚被发现的天然元素。
这位问了——为什么铼这么晚才被发现呢?
二、“铼”之不易——铼的开发
原来,铼是一个非常稀少而且分散分布的元素,在地壳中的含量仅十亿分之一,
比所有的稀土元素含量都要少。目前,全球已探明储量也只有约2500吨。相比之下,钛
资源的全球探明储量大约是20亿吨。因此,科学家虽然知道它的存在,却费了53年的力
气,才终于找到了铼这个“稀客”,填补了在元素周期表里,这个原子量186的锰族元
素空白。
可是,兵器迷又要抬杠了——其实,铼并不是像人们说的那么少。
这位皱眉头了:你怎么说话老是这么绕来绕去啊?其实-然而-可是....有什
么话一块倒出来不好吗?
呵呵,科普的东西本来枯燥,事情又比较复杂,下面的阐述将更加专业晦涩,因此
稍微控制下节奏,见谅见谅。
铼之所以很少见,主要是因为,铼的化学性质特殊:
化学手册上讲:铼,铼通常与其他金属伴生,特别是在铁一镍金属构成中高度富集
。但铼是相容至中等程度的不相容元素,在热液的矿物结晶过程中,趋向于在液相特别
是热液中富集,但因受其离子半径、电荷和化合键所限,固——液相分配系数近于零,
因此很难进入造岩矿物晶体结构中,难以形成独立矿物相。
晕倒!
别急别急——兵器迷解释一下大体的意思:
在铁一镍金属构成中,铼相对含量是比较多的。而地球的地核就是这样的结构。因
此地球上的铼主要在地核中。
但铼的化学性质,导致它很难形成大规模的矿物。因此在地幔和地壳运动形成的矿
石中,铼极其贫化(就是非常少的意思,唉,稍不留神,说话又拽了)。而人类目前的
主要地质勘探和矿物开采活动,都是在地壳中进行的,因此也就很少发现铼了。
一句话:地核中的铼多,地壳中的铼少。少兵器迷说铼只是少见,并非少有,就是
这个意思。
由于上述原因,迄今只发现及少量的辉铼矿(ReS2)和铜铼硫化矿(CuReS4)两种
独立的铼矿物,而且储量些微。铼绝大多数只以稀少分散状态伴生在钼、铜、铅、锌、
铂、铌等其他金属矿物之中,而且矿床的规模一般也不大,独立开采的费用极高造成经
济价值极低,因此鲜有独立开采的铼矿。
怎么办呢?
工业化的铼生产,一般只在开采主金属矿物时,以副产品的形式捎带着对铼加以分
离回收。这其中最主要的方式,就是对辉钼矿的综合开发。辉钼精矿中铼的含量一般在
十万分之一到十万分之三之间,从斑岩铜矿选出的钼精矿含铼可达千分之一点六——别
觉得少,这已经是经济价值最高的伴生铼矿了。
在生产钼的过程中,小心的收集冶炼钼的烟道份尘和废液,并选电极电位高、氧化
性强的H2O2作氧化剂,将铼的低价氧化物氧化成Re2O7,而且还能把铼的硫化物氧化成
HReO4。这两种铼的化合物均易溶于水。从中获得少量Re2O7,然后加入KCl,最后用氢
还原法或水溶液电解法制得铼粉,并用粉末冶金方法加工成材。又如,采用氧压氧化法
回收钼精矿中铼。即在衬钛的高压釜中加少量硝酸钠(钾)氧化剂,充氧氧化,并于3.
0~3.5 MPa、220~230℃环境中,将钼转化为MoO3,将铼成为Re2O7。将氧化产物过滤,
氨浸滤饼,沉硅后的含铼溶液经萃取和氨水反萃,蒸发结晶,获取纯度达99.9%的高铼
酸铵。
此外,从某些铜矿、铂族矿、铌矿甚至闪锌矿的冶炼烟尘和废渣中时,也都可以回收
少量铼。
铼的分离提取非常麻烦。大体上,平均120吨铜矿石才能生产出30克铼。
这是什么概念呢?这么说吧,高品位的金矿1吨矿石能提炼40克金,而1吨铜矿石只能
提取0.25克铼,真是比沙里淘金还要难上百倍啊!
铼的储量稀少,开采不易,因此产量极低。1978年和1979年世界铼的总产量分别只有7
.21吨和7.26吨。目前的全球年产量也只有大约50吨左右(相比之下,2012年,世界海
绵钛产量达到20万吨)。智利和美国是铼的主要生产国,占了产量的70%左右(见表1)。
表1:2012-2013年世界铼产量和储量 (单位:公斤)
兵器迷慨叹不已,真是“铼”之不易啊。这么来看,什么时候地心游记成为现实,人
类能开采地核了,估计铼就不稀缺了。
有朋友说:地核距地球表面几千公里,兵器迷不是异想天开吗?
不错,现在想去地核,的确是异想天开。可是,细心的朋友,能够在上面的化学手册描
述中注意到这样一句话:“铼能够在液相,特别是热液液相中富集”。还真有异想天开
的科学家,就从这个原理中进一步推想:从地层深处涌动而出的岩浆, 不就是来自富铼
地核的热液吗?那么,是否可以从火山岩浆中获得铼呢?
这个猜想,很快被证实了。
2003年,俄国家有色金属科研所的专家,在伊图鲁普岛库德里亚维火山区内发现
了储量丰富的纯铼矿,并从库德里亚维火山熔岩喷出物中成功分离出9克战略贵金属铼
,从而成为世界上首处纯铼矿。俄罗斯自然资源部专家统计表明,随着熔岩的喷发,此
地区铼矿的储量每年可增加36.7吨(大约相当于目前全球产量的75%)。
有趣的是,这个伊图鲁普岛,属于南千岛群岛,也就是日方所称的北方四岛中的择捉岛
。铼矿的消息,自然使俄方“俄土虽大,必无一寸多余”的立场更加真实坚定。但对日
本人来说,望“铼”兴叹之余,咬牙切齿的“八格牙路”,那估计是大大的有啊。
朋友问,说了别人那么多,那中国的铼生产,到底咋样啊?
2008年,中国铼的保有储量为237吨。矿有11处,几乎全部伴生于钼矿床中,分布于全
国的9个省份。陕西独占鳌头,占全国铼总储量的44.3%,黑龙江紧随其后占31.6%
,河南占12.7%。再次为湖南、湖北、辽宁、广东、贵州和江苏。其中,陕西金堆城
钼矿、河南栾川钼矿、吉林大黑山钼矿、黑龙江多宝山铜(钼)矿等矿床,合计占全国铼
总储量的近90%。
网载的铼矿相关的信息主要有:
河南栾川钼矿伴生铼总量达到135.39t,属于特大型伴生矿。但是,自2003年起,近十
年来的产权关系管理问题矛盾重重,各方利益纠缠不清,达到了令人瞠目的程度。网上
很容易找到相关的报道,强烈呼吁有关方面能够迅速加以控制和改善这种国家战略资源
的忧心状况。
成都理工大学教授张如柏,1983年在四川马边、犍为,沐川境内红层砂岩中发现了含
有水分子铼钼矿物,四川省地质调查院经过10多年的科学研究,首次在地球上发现了以
铼矿为主的独立矿体,为新类层控型矿体,圈定出15个矿体,矿体长约40m,厚1.26~
3.58m初步探明储量50吨以上,乐山铼矿成了地球上唯一以铼为主体的稀有金属矿体,
江苏省句容县小型铜钼矿床中的伴生铼矿,累计探明储量1.2t,属于小型矿。
2007年广东肇庆封开县发现总量近3亿吨的大型铜钼矿床,也含有丰富的铼。
在铼的生产方面,特别要指出的是,江西铜业集团公司,在科技攻关项目“铜冶炼还原
终液中回收铼酸铵”获得突破,并于2004年形成了年产1800公斤的生产能力,占我国产
量的40%,从而成为全国最大的铼生产基地。
目前,中国的铼生产量大约为3-4.5吨/年。
正因为铼的开采如此困难,因而奇货可居,价格高启。在国际市场上,一公斤铼的
价格大体在2000-4000美元间波动,峰值到过10000美元/公斤。2013年9月期间,国产
99.99%铼价格甚至达到了60000-65000元/千克的高价(相比之下,一公斤工业纯钛TA1
的价格仅为120-150人民币)。
作为一种战略金属,铼获得了各主要国家的强烈关注。美国更是一马当先,世界最大铼
生产商美国钼金属公司,将智利、墨西哥和哈萨克斯坦的大部分铼产量,以长期合同的
形式垄断性的加以占有。而且美国本土的生产只为保持生产技术,所有本土产品和相当
一部分进口产品都会储备起来。
算算吧:美国+智利+哈萨克斯坦…..至少1900吨铼储量被美帝控制了——全球总探明
储量才2500吨啊。
为什么人家是“帝”?
对战略资源,以战略眼光加以认识,以战略投资加以控制。我有的,我垄断。我没有
的,我发明。我发明不了的,我控制。美元控制金融,美军控制世界交通航线,美国占
全球一半以上的卫星控制着太空最好的轨道位置,美国控制互联网IP地址分配权和几乎
全部(差一台)根服务器,美国获得一半以上的诺贝尔奖,还在力邀非美诺贝尔物理、
化学、医学和经济学获奖者移民美国……
这就是帝,这才是帝。
书归正传:这么珍贵的铼,在现代工业,特别是航空工业上,究竟有什么用途呢?
娓娓道“铼”(下)——浅谈航空工业的明星金属铼
兵器迷的天空
一、后“铼”之上——铼在航空工业的应用
上文书说道,人们费尽移山心力,一年只得50吨左右的铼,用来做什么用呢?
石油和汽车:
首先,铼对很多化学反应具有高度选择性的催化功能。因此铼主要用作石油工业的催
化剂,合成高辛烷值汽油。世界上铼在这方面的消耗量曾经占总消耗量的60%以上。美
国和德国还获得了制造铼过滤器净化汽车尾气的专利技术。
仪器仪表:
铼的熔点和沸点都很高,又具有很高的电子发射性能,广泛应用于无线电、电视和真
空技术中。铼是一种主要的高温仪表材料,可用来制造特种白炽电灯泡及高温电偶,比
如钨铼热电偶在3100℃也不软化。铼钨合金用来制造电子管阴极,寿命比钨长100倍。
铼用于制造电接触器,特别是制造海船永磁发电机接触器,经久耐用。
航天器部件:
铼和钨、铁形成合金,硬度很高。铼抗磨性和抗腐蚀性很强,可用于火箭、导弹等航
天器的金属表面,宇宙飞船用的仪器和高温部件热屏蔽、电弧放电、电接触器,增加耐
磨性能,同时用作高温涂层用。
航空动力:
近年来人们逐渐开始利用铼生产高性能单晶高温合金,进而生产先进航空发动机的叶
片。以至铼在航空发动机工业中的应用达到了全部铼用量的80%。而这,才是本文需要
进一步探讨的问题。
兵器迷是太关注发动机了。和这个话题有关的东西,都愿闻其详,呵呵。
大家知道,高温合金,是广泛应用于航空航天技术产品的一种高温结构材料。主要用
于发动机的高温部分,如涡轮叶片、涡轮盘和燃烧室等。目前,高温合金在航空发动机
中用量约重量的55%左右。从技术发展路径来看,高温合金已从传统铸造多晶高温合金
、定向凝固柱晶高温合金和变形高温合金,向单晶合金、机械合金化高温合金、粉末冶
金高温合金和细晶铸造合金等发展。这其中的重点,就是单晶合金。
采用单晶技术生产的新型单晶合金材料,用于制造航空发动机叶片,可显著提高发动
机的工作温度和发动机功率,对航空工业产品的更新换代具有重要的意义。多年来人们
在合金成分设计,冶金工艺,单晶制备,晶体缺陷及蠕变机制等方面进行了大量的研究
工作,研究成果层出不穷。到目前为止,已经有五代单晶高温合金相继问世。而我们今
天的主角,铼,与单晶合金的发展有着非常密切的关系。
早在1980年代,大多数航空工业大国已经认识到:铼有良好的塑性,在高温和低温情
况下,都没有脆性,抗拉强度和抗蠕变强度优于钨W,钼Mo,铌Nb。向难熔金属钨、钼、
铬添加铼,可以提高材料的强度、塑性和焊接性能,降低韧-脆转变温度,和再结晶脆
性。W-Re和Mo-Re合金具有良好的高温强度和塑性。同时铼对单晶高温合金显微组织、
力学性能、不稳定相及单晶缺陷等的影响显著,可以增强单晶合金的高温抗蠕变性能(
所谓蠕变,英文creep,是指在一定的温度和较小的恒定外力(拉力、压力、扭力)作
用下,材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。蠕变是高温单晶合金是死敌,这将
大大降低航空发动机的性能和效率,甚至带来严重的事故)
铼的这些现象称为“铼效应”,它对于航空发动机叶片的重要作用。
但是,铼在航空发动机工业却是一个地地道道的“后来者”,其原因有两个:
对了,第一一个原因,就是是太贵,比钛合金贵上百倍。产量论公斤,应用论克。
另一个原因,就是人们在研究铼的过程中,遇到了很大的困难。
铼对单晶合金元素扩散及合金元素再分布的影响机制和规律是什么?
铼对单晶合金的抗蠕变强化机理是什么?
铼与其他金属(特别是铷Ru)的协同强化作用机理是什么?
但在相当长的时间内,这些问题的进展并不明显。
例如,日本科学家H.Harada通过研究TMS-75和TMS82系列合金后认为,铼使得单晶合金
的负错配增加,加速了合金内部γ′相筏排结构和细密位错网的形成。而正是γ′和γ
两相界面位错网的细密程度,决定了单晶合金的抗蠕变性能。反之,宾夕法尼亚大学的
科学家Caron.P却认为:错配度对于合金抗蠕变性能的影响并不清楚,单晶合金的错配
度在一定温度和应力下的对金属蠕变性的作用和机理也很不清楚,因此日方的研究无因
果关系。
这种相互矛盾的见解,在铼研究中比比皆是。这不仅仅反映出人们对铼的认识还有很
大不足,也直接造成了铼在单晶合金中的应用受到了更多的局限。
现在,让我们来看看“铼”这个后来者,是如何追赶单晶合金的发展脚步的:
第一代单晶合金,以美国PWA1480(用于F100-220发动机)、ReneN4(用于F110-129
CMF56-5发动机),英国SRR99(用于RB211 RB199发动机)、法国AM3 (用于M88-2发动
机)和苏联ЖС32(用于АЛ31Ф发动机)为代表。这一代单晶合金,是不含铼的。
第二代单晶合金,以美国PWA1484(用于PW4000发动机)、CMSX-4(用于EJ200发动机
),英国RenaN5(用于GE90发动机)、俄国ЖС36为代表。
部分第二代单晶合金,开始采用了铼。比如ЖС36,采用了2%的铼。CMSX-4 (合金成
分为Ni-9Co-6.5Cr-6W-6.5Ta-5.6Al-3Re-1Ti-0.6Mo)采用了3%的铼。
第三代单晶合金,以美国ReneN6 、CMSX-10为代表,两种牌号铼的含量最高分别达5.6
% 和7%,难熔元素的
总含量(Re、Ta W Mo)高达20%。日本的TMS-75也是第三代,含铼5%。
第四代单晶合金,以日本的TMS-138和MC-NG为代表。二者分别含铼5%和含铼4%,同时
加入Ru
第五代单晶合金,以日本的TMS-162为代表。含铼6%。
从上述情况看,含铼成分增加,正在成为单晶合金化学成分的主要特征和发展趋势之
一。第二代单晶合金终于加入了铼,并成功用于航空发动机,这说明人们对于铼的强化
机理终于有了一定的了解。
相比艰难的理论研究,实践的对比分析更加明朗化的展现了铼的应用优势:美国第三
代单晶合金CMSX-10与CMSX-4相比:拉伸性能相当,高温蠕变性能比CMSX-4高出30℃
。至1163℃,CMSX-10仍比CMSX-4强得多。前者的可用温度可达1204℃。如果按蠕变
到1%的时间来比较,应力为207MPa时,CMSX-10仍比CMSX-4高出36℃;应力为138Mpa
时,高25℃。CMSX-10在980℃/248MPa条件下,蠕变到1%的时间比其他合金长4.6-80
倍。CMSX-10尽管其Cr含量低,但其抗氧化抗腐蚀性能仍与CMX-4相当。
当然,我们也应该看到铼的应用依然存在很多不确定性。一方面:大量难熔元素(尤其
是贵金属Re,Ru)的加入在提高合金性能的同时也提高了合金的成本。据估算,第二代
单晶高温合金元素加入了3%的Re之后成本提高了70%。另一方面,尽管多国的第三代甚
至日本的第五代单晶合金都有了正式合金牌号,但目前的资料尚未表明其大规模应用在
型号发动机上(F119用的还是二代单晶)。这进一步说明了理论研究和生产工艺的难度
和风险。
如果有朋友知道三代单晶合金大规模用于型号发动机的消息,拜托告知兵器迷,多谢
了!
这位看官说了:兵器迷你先别说谢,中国航空发动机究竟用上铼没有啊?
二、继往开“铼”——铼在中国航空工业的应用
根据网上的公开报道:北京航空材料研究所在“九五”期间,开始对铼的强化机理进
行了初步探索。
这个起步比发达国家晚了10-15年。
二十多年后的今天:
DD3第一代单晶合金(无铼)
20世纪80年代初,中航工业航材院在国内率先开始了单晶合金及叶片技术的研究,首先
研制成功了我国的第一代单晶高温合金DD3,低密变、低成本,可以达到1020℃的工作
温度。现已推广到太行发动机等多个机种,成为我国真正用于航空的第一代单晶合金。
同时,DD3为我国涡轴发动机提供了关键材料,亦为国内首次应用。北京航空材料研究
院 (BIAM)和美国普拉特惠特尼公司 (Pratt Whitney)对 DD3单晶合金的成本、主要力
学性能指标和单晶铸造性能进行的评估。评估认为 :DD3合金有优良的力学性能和良好
的铸造性能 ,与美国第一代单晶合金 PWA1480合金相当,且适合低成本生产 ,是一种很
有推广应用价值的航空发动机单晶涡轮叶片材料。
DD6 第二代单晶合金(含铼2%)
20世纪90年代,北京航材院研制出的单晶高温合金DD6,在1100℃/100h持久强度达140
Mpa,适合制作具有复杂内腔的燃气涡轮工作叶片,和在高温、高应力、氧化及腐蚀条
件下工作的高温零件。1050-400℃下完全抗氧化,850-1000℃/100h条件下腐蚀速度≤
0.18/平方米。DD6的拉伸、持久、抗氧化和耐热腐蚀性能达到或部分超过国外第二代
单晶合金。由于含铼只有2%,性能却达到甚至在某些方面超过了国外含铼3%的第二代单
晶合金,因而具有低成本优势。这也是我国目前承温最高,综合性能最好的单晶高温合
金。
特别的,由该合金制造的我国第一台份单晶涡轮空心叶片近期已装备某型先进航空发
动机,并进行了试车考核。
WS-10G? WS15? 考验想象力啊。兵器迷最恨“某型”两个字,比恨马赛克还恨!说笑了
,呵呵。正经的,个
人估计是高推.
DD9 第三代单晶合金(含铼?)
21世纪初,中国研制了第三代单晶合金DD9。《第十二届中国高温合金年会论文集》载
文:北京航空材料研究院研制的 DD9 合金,含有Ta、Hf 等元素,科学平衡W、Mo、Ta
、Re 等高熔点合金元素的含量,,DD9 单晶高温合金的熔化温度范围为1360℃-1411℃
。拉伸性能与持久性能等达到了国外第三代单晶高温合金的水平。合金热处理后组织均
匀稳定、工艺性能良好,可用于制造具有复杂结构的薄壁空心涡轮叶片。与国外第三代
单晶高温合金相比,CMSX-10 和TMS-75 在1100℃/137MPa 下的持久寿命分别为220h和
224h,DD9为达226小时。且合金铼Re含量低于国外第三代单晶高温合金,具有比较成本
的优势。应用方面,采用DD9浇注了具有复杂结构的某型发动机单晶空心涡轮工作叶片
。结果表明,叶片壁厚均匀,尺寸稳定,单晶完整性良好,DD9 合金具有优良的铸造工
艺性能。
DD22 第四代单晶合金(含铼4.5-6%)
网载:第四代单晶高温合金:DD22 合金、中国科学院金属研究所发明一种高强度且组
织稳定的第四代单晶高温合金,其特征在于:按重量百分比计,该合金的化学成分为:Cr
3~5%,Co 5~12%,W 6~8%,Mo 0.1~2%,Re 4.5~6%,Ru 2 ~4%,Al 5.5 ~6.5%
, Ta 6 ~10%,其余为 Ni。另,某型号国产四代单晶X3含铼5%,含钌3%。
第五代高温单晶合金材料(含铼?)
成都航宇超合金技术有限公司( 母公司为陕西炼石有色资源股份有限公司)正在研制第
五代单晶合金及单晶涡轮叶片。
网上关于中国第五代单晶含铼合金的信息非常少——正常,最高端的东西,不会轻易
上网的。值得注意的是宇超的母公司——炼石有色。
报载:炼石有色主营钼精矿的钼铼矿业公司,依托丰富的铼资源储量,炼石有色发力建
设含铼高温合金叶片项目,意欲进军航空高端材料及零部件制造行业。
2011年初,炼石有色与湖南有色金属研究院签署协议,共同研发从钼铼精矿中分离钼和
铼的方法并获得相关专利。
2013年,炼石有色公告显示,航空发动机含铼高温合金叶片项目总投资8.97亿元,其中
拟投入募资资金6亿元,项目将新建一条80吨/年含铼高温合金生产线和一条5.5万片/年
单晶叶片生产线,建设期为2013年4月至2015年6月。该项目将由公司控股80%的子公司
成都航宇实施。
2013年5月31日与双流县人民政府签署了《航空发动机含铼高温单晶合金叶片生产、维
修及研发总部项目框架协议》,公司拟投8亿元人民币,在西南航空港经济开发区高端装
备制造产业园建设含铼高温合金、叶片生产、维修及研发总部,建设期为2013年4月至
2015年6月。
三、总结:
从资源上说,中国在世界上,有一定的铼资源,但品位一般,规模不及三甲,只有智
利的20%,因此算不上铼资源大国。
中国的铼矿本来就很少,可是河南栾川钼矿这个铼储量大矿,却依然前途不明。联想
起中国稀土和黑钨矿的悲惨遭遇,兵器迷虽痛心疾呼,但人微言轻,也只有扼腕叹息。
从开采上说,中国的铼开采和分离技术与世界先进水平相比,仍有差距。比如目前世
界领先的高级萃取法和离子交换法,国内应用工业化推广的程度还不够高。特别是离子
交换法,不危害人体,不污染环境,工艺简单,操作方便。但离子交换树脂的选择性差
、再生困难,对树脂合成技术和树脂解析技术提出了很高的要求。中国成都某厂采用大
孔型阴离子交换树脂D296从冶铜废液中直接提取铼酸铵的新工艺方法。新工艺先进实用
,铼提取率可达99%,是一个让人欣喜的进步。希望能够听到更多更好的消息。
此外,随着中国航空工业中越累越多的使用铼,从这些含铼废件中二次提取也应当成
为获取铼的重要途径,希望引起中国航空工业的重视。就是财大气粗的美帝,在铼的回
收上也是精打细算。GE航空发动机公司从2008年就开始研究含铼镍基合金制造的高压涡
轮叶片的再循环使用。该公司在其七个维修中心,通过废弃叶片回收计划也收回了数千
磅的高温合金,其中最重要的目标就是铼。
家业越大,越会过日子,这才是帝范儿。中国某些人刚有几个钱,还不一定是正道儿
来的,就到处炫富,恨不能换肤成钞票才好呢。兴许是以前没富过,觉着特新鲜。浑身
嘚瑟,站都站不住啊。
从应用上说,中国与美国和日本的差距还是很大的:
从型号研制看,中国第四代单晶合金有了合金牌号,但第五代尚未公布。而日本的TMS
-162单晶合金已经有成熟产品和合金牌号。中国第三代单晶合金DD9在1100℃/137MPa下
的持久寿命为226小时,第四代单晶合金的数据未知。而TMS-162的寿命高达959小时。
估计这方面差距至少是一代。
从工程应用看:中国的DD6含铼单晶合金叶片在航空发动机试车的同期,美国研制成功
第三代单晶高温合金CMSX-10和 RenéN6,也通过了先进航空发动机的试车考核。从这
个角度看,我们在单晶高温合金上与美国的应用差距也是一代。
从工业应用看,美国第二代单晶合金已经大规模应用,而我国只实现了第一代单晶合
金的大规模应用,差距也是一代以上吧。
当然,我们也需要认识到,由于中国镍资源不足,镍基单晶合金的研发受到一定影响
。师昌绪大师曾领军研制铁基的高温合金,耐高温性能稍差,但是同等情况密度低、重
量轻、成本低,也是国情现实下的无奈之举。
看到这里,我们大概明白了,为什么美国人在《航空和空间技术周刊》撰文,详细分
析中国正在询价购买大量铼的目的。美国人的心思有两条:
第一:美国人担心:从中短期期看,从2016年起中国的进口需求将达到每年4.5吨到5
吨。虽然美国直接和间接控制了接近80%的全球铼资源,但中国此举将抬高铼的市场价
格,间接影响美国军机的用铼成本。
第二:也是美国人最担心的,从长期来看,大量铼采购的背后,是否说明中国已经掌
握铼的强化机理和生产工艺,并具备大批量生产高性能单晶高温合金叶片的能力,进而
突破高性能航空发动机的生产瓶颈,从而为缓解中国动力心脏病找到了一味对症之药?
亦或只是进行一定的战略物资储备,为未来可能的技术突破和应用需求做好物质准备基
础?
美国军方想知道,这很自然。
中国军迷也想知道,这是另一种自然。
或许,我们还看不清未来——因为,无论是前方的道路,还是我们的心里,都还有高
山,有雾霾。
那就让我们回过头,看看过去,看***铼工业,乃至中国高端工业的发展历程。***钛
合金,***碳纤维。小小的铼,再一次的像一面镜子,反映出这个行业发展的艰难历程:
镜子的一面,让我们看到中国五代高温合金,层出不断,屡有新成;镜子的另一面,
也让我们看到中国资源的先天不足和后天发展上与世界先进水平的巨大差距。
最要紧的,无论从哪一面,都能看到一样东西,这就是中国军工人的坚韧和执着——
困扰和风险依然很多,而唯一清晰的,是他们走过的坚实足迹,踏平坎坷,风雨兼程。
无论别人如何猜测,都不重要。因为,历史的创造者们,只会用行动,去书写未来。
这就是我们今天要讲的故事:
路在脚下,鉴往知“铼”
h****l
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2
这篇文章集中了庸俗科普的矫情和五毛政治的八股,还不如给个题目自己去google。
x******h
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3

小鱼在北航混的咋样啊

【在 h****l 的大作中提到】
: 这篇文章集中了庸俗科普的矫情和五毛政治的八股,还不如给个题目自己去google。
g******t
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4
又拿了几个大房顶?

【在 h****l 的大作中提到】
: 这篇文章集中了庸俗科普的矫情和五毛政治的八股,还不如给个题目自己去google。
h****l
发帖数: 7290
5
none. will not.

【在 g******t 的大作中提到】
: 又拿了几个大房顶?
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