《航空动力学报》
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都知道,作为“工业皇冠上的明珠”,航空发动机是世界上科技含量最高的工程机械系统之一,它的造价成本就占了整机的20%-30%,也算对得起它的称号了。由于欧美国家一直对我国进行技术和材料封锁,航空发动机也一直是我国航空业的一块心病。
这种高科技产品,最核心的部件就是单晶叶片,它处在航空发动机中环境最恶劣的部位,需要在高温、高压、高转速等严苛条件下工作。看似单薄的叶片,每片输出的马力就与一台2.0排量的SUV汽车相当。而生产这种叶片,离不开一种关键材料——铼,全球多国都在抢这种材料,不过却被美国捷足先登,垄断性地占有,接下来就聊聊这种珍贵的材料。
铼是一种呈银白色的稀散金属,多与钼共生,储存在斑岩铜矿中,并且含量极为稀少。比如2017年我国在位于安徽省泾县境内的湛岭钼矿床中便发现“超级金属”铼,但探明的储量仅仅是30吨!而钼金属量却达11万余吨、伴生铜金属量则超过8万吨。
别小看这30吨的铼,对于一座矿山来说,能有这个储量已经算是丰富的了。要知道,根据美国地质调查局(USGS)的报告,全球的铼储量也只有2453吨左右。正因为铼稀少,所以很难提炼,而这种稀缺资源也是目前人类发现最晚的天然元素。
追溯起来,人们首次获得金属铼,是在1926年,但当年拿到的金属铼,仅3毫克;即便是4年后的1930年,全球铼产量也不过3克!直到上世纪50年代,铼才开始真正被应用到现代技术中,不过,当时生产的铼大部分都用于实验研究。
而铼的广泛应用,始于喷气式发动机的发展。上世纪80年代,铼首次被应用到喷气涡轮发动机叶片的制造,由于铼的熔点高达3180度,并且具有机械稳定性好、可塑性强等优异的物理化学性能,此后,便成为了航空发动机制造无法替代的关键原料,全球80%的铼用量,都用在了航空发动机工业中。
即便铼已被广泛应用到了“工业皇冠明珠”上,但它的产量还是不高,世界上矿山铼的产量每年也就50多吨。不难想象,如此重要而又稀缺的资源,铼的价格一定不便宜。的确,铼资源几乎是按克卖,每克大概两三百元,与白金价格相仿。虽然价值不菲,但仍处于供不应求的状态。
各位可以猜一下世界上铼用量最多的国家是哪个?没错,就是美国!美国的军用航空发动机有多发达自然不用多说,在民用航空发动机领域,美国也是佼佼者。要知道,全球四大航空发动机巨头——通用、普惠、罗罗以及赛峰,它们垄断了全球97%的民用航空发动机市场,而这四大巨头中,来自美国的就有两家(通用、普惠)。
所以,世界上大部分的铼资源都被美国消耗掉了,年消费量超过40吨;而军用航空发动机工业比较发达的俄罗斯,每年的用量也只有5吨左右。相比之下,由于我国航空发动机工业起步较晚,目前铼的产量和消费量都不高,稳定在2吨左右。
不过,不管是美俄两国还是中国,都不是铼资源储量最丰富的国家。根据USGS的数据,铼资源储量最多的是智利,高达1300吨,占全球的半壁江山;其次才是美国,储量达到390吨;俄罗斯则位居第三,储量为310吨,而我国的储量并不算多,只有237吨。
虽然拥有全球最多铼资源的国家是智利,但其背后却有美国资本的身影。作为一种稀缺的战略资源,美国早就对铼进行管控,并且采取各种措施到全球去“占领”铼。比如世界上最大的铼资源生产商——美国钼金属公司,它早就在智利、墨西哥、哈萨克斯坦等铼资源丰富的国家进行布局,这些国家的大部分铼产量都被该司以长期合同的形式垄断性占有。
其实,除了美国外,欧盟、日本、俄罗斯等国同样重视铼,也纷纷效仿美国,采取各种措施占有铼。但由于美国行动得更早,可谓捷足先登,在铼行业一直处于垄断地位,控制着全球的销售市场。