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中国发现超级金属!比稀土还稀缺

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发表于 2017-9-7 15:37:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
       大家都知道,稀土一直以来就是我国的国防战略军备材料,同时因其在国防和军事武器装备上无可替代的作用,而且又储量极低,目前各国都在做长期储备。

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        目前,西方国家的先进武器装备都对中国的稀土材料极为严重依赖。尤其是美国,几乎完全要依赖从中国进口。当然,除了军事领域外,这些材料还用于智能手机、全球卫星定位系统、汽车电子元件、计算机以及电脑显示屏等消费品。
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       然而除了稀土外,另一种金属比稀土还稀缺而且对于军事航空领域都十分重要。2017年9月3日,环球军事网就报道了一篇《重磅!中国发现超级金属!飞机火箭上天全靠它!一克价值300元》的文章,文中报道,长期以来航空发动机一直都是我国航空工业的一个短板。
       现在,我国部分军机还不得不使用国外发动机,而为了尽快补足这一短板,国家一直在加大航空发动机的研发力度。
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       如今,航空工业持续发力,正不断缩小着与国际一流发动机的差距。报道称,河北廊坊科技园,一款为无人机和商务机而设计的航空发动机完成了150小时的试车,并可以在不同高度进行试飞,也就是说这一发动机已基本定型,真是可喜可贺!
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       航空发动机是当今世界上最复杂的、多学科集成的工程机械系统之一,需要在高温、高压、高转速和高载荷的严酷条件下工作,并满足功率大、重量轻、可靠性高、安全性好、寿命长等众多十分苛刻甚至相互矛盾的要求,因此航空发动机被誉为现代工业的“皇冠”。我国虽然已经是国际上为数不多的几个可以独立研制航空发动机的国家之一,但是航空发动机性能不达标,一直都是中国航空业的一块心病。
       十三五期间,我国启动了航空发动机和燃气轮机重大专项,航空工业持续发力,不断缩小与国际一流发动机生产企业的差距。
       中国科学院工程热物理所轻型动力实验室实任徐纲:这一款涡扇发动机它的耗油率,它的寿命,这些指标都达到了国际先进水平,国内也是个空白,所有的零件都是自主设计,然后自主生产,尤其是像里面的高温的单晶涡轮叶片,实际上就是可以说发动机里面,加工的难点中的难点。
       单晶叶片处于航空发动机中温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位,是航空产品第一关键零件,它的铸造工艺直接决定了航空发动机的性能。
在这台1000公斤推力的发动机中心,核心部件就是眼前这60片单晶叶片。发动机将空气进行压缩之后压入燃烧室,在有限的空间内和燃料发生剧烈燃烧,产生猛烈的燃气喷射流,推动这些叶片高速旋转,让看似单薄的零件迸发出惊人的动力,每一片叶片输出的马力都相当于一台2.0排量的SUV汽车。   
而单晶叶片则被誉为“皇冠上的明珠”。一直被视为航空产品的第一关键零件,其铸造工艺则直接决定了发动机的性能。但铸造单晶叶片,则必然离不开一种特殊的金属——铼。
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       铼的熔点为3180℃,没有脆性临界转变温度,在高温和极冷极热条件下均有很好的抗蠕变性能,小到涡轮叶片、排气喷嘴,大到航空发动机、火箭外壳,铼金属是航空航天工业生产必不可少的战略资源。

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        它在地壳中的含量比所有的稀土元素都小,比钻石更难以获取。
        根据美国地质调查局的报告,全球探明的铼储量仅为2500吨左右,而我国陕西省洛南县黄龙铺钼矿区矿山中斟探到的铼,储量为176吨,仅占全球已探明储量的7%。含铼的镍基高温合金能够有效提高单晶叶片的各项性能和使用寿命。
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资料图:发动机高温区域工作的叶片,对铼依赖度极高

       但是,铼矿主要分布在美洲和欧洲,开采和销售绝大部分被美国所垄断控制。不过前段时间,美国《航空和空间技术周刊》曾报道,中国即将批量生产更为优秀的航空发动机。这一动向之所以被曝光,是因为有消息称中国正在市场上购买大量铼,因为它能够提高涡轮叶片的耐热性,其中部分需求还将很可能用于储备。
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       文章称,人们从全球铼消费模式就能看出中国人购买铼的原因:全球约80%的铼用于生产航空发动机。而经过改进的高温合金将几乎肯定被用在战机发动机上。为此西方开始担忧,认为一旦中国把这种金属运用到军机领域,那极有可能打破西方长期以来对这一技术的垄断,尤其是美国。
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       因此,为了维持在航空工业的优势地位,美国和其它一些西方国家常年针对中国进行材料和技术封锁。越是封锁,就越说明其战略重要性,就越需要我们去突破。
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       最后,终于在国家海外高层次人才引进计划和政府的大力支持下,目前我国已经能够生产出符合欧美行业标准的航空发动机用单晶涡轮叶片,国产航空发动机性能不达标的“顽疾”终于可以根除,军用航空发动机长期受制于人的历史也将宣告结束。中国不可能永远为西方打工,也不可能永远处于落后的状态!

来源:中国先进制造技术论坛
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