2021年7月1日，在庆祝中国共产党成立100周年活动现场，6型71架军机组成4个空中梯队，米秒不差地飞过天安门广场上空，组成“100”和“71”字样，向伟大的中国共产党献上生日祝福。这其中既有护卫党旗、悬挂庆祝标语的直升机，还有首次以最大规模集中亮相的15架歼-20编队。71架军机全部由中国自行研制，充分向世界展示了大飞机、军机国产化的雄厚实力，而实现我国大飞机、军机航空发动机技术的重大发展离不开一种关键金属—铼。

国庆军机组成的字样

（图片来自网络）

一、姗姗“铼”迟

铼（Rhenium），元素符号Re，原子序数75，它是自然界中最后一个被发现的天然元素。但它的发现却经历了长达半个多世纪的曲折漫长过程。原来，早在1871年，元素周期表的创立者——俄国化学家德米特里门捷列夫就曾预言自然界中存在一个原子量为190的“类锰”元素；而后的1913年英国的天才物理学家亨利.莫塞莱进一步预测出元素周期表中尚未被发现的43号、61号、72号以及75号新元素，而其中的75号便是后来被发现的Re元素；当时间来到1925年，德国的化学家诺达克夫妇和奥托.伯格最终用X射线在铂矿和铌铁矿中发现了这个姗姗来迟的75号元素，并以艾达的出生地莱茵河的名字命名了这个新发现元素—Rhenium。

左：艾达.塔克，1896 - 1978；右：沃尔特.诺达克，1893-1960（图片来自网络）

二、“铼”之不易

铼是一种特别稀有且高度分散的元素，在地壳中的丰度为仅为十亿分之一个数量级（10-9），比任何一种稀土元素的含量都低，Re与Mo、Cu的原子半径和离子半径相似，多呈类质同象的杂质形式伴生于辉钼矿、斑铜矿中，因此在自然界中很难发现独立矿床。1928年，德国科学家诺达克在实验室从660kg辉钼矿中分离仅仅获取了最初的1g铼金属。现阶段Re主要从Mo、Cu冶炼的烟灰和废酸等副产品中富集并分离提纯。

目前世界上含铼矿床类型大致划分为斑岩铜钼矿、热液成因的铀钼矿床、含钼钒的含铜页岩和硫质－硅质页岩矿床。世界铼资源主要蕴藏在斑岩型铜钼矿床中，此类型矿床几乎占到了80％左右的总资源量。典型矿床如美国亚利桑那州的阿霍斑岩铜钼矿和智利丘基卡马达斑岩铜钼矿床；其次则是产于砂页岩铜矿和砂岩型铀矿床中的铼资源，如哈萨克斯坦杰兹卡兹甘砂岩铜矿和美国科罗拉多高原含铀(钪)砂岩矿床。此外值得注意的是，近年来在乌克兰的超镁铁质岩石中发现了微量的纯铼、日本在北海道火山以及俄罗斯在库德里亚韦火山喷气孔中均发现了纯铼矿ReS2，这些新发现的富铼矿物都有可能在不久的将来成为重要的铼资源类型。

据美国地质调查局2019年最新数据，世界已查明铼资源约为11000t，探明铼储量2400t，主要分布在智利、美国、俄罗斯、哈萨克斯坦、亚美尼亚、秘鲁和加拿大等（U.S.Geological Survey,2019 ）。

辉钼矿（图片来源：宇宙解码公众号）

硫化铼矿石（图片来源：小火箭公众号）

三、神“铼”之笔

铼，具有优良的硬度、耐磨性、抗腐蚀等物理化学特性，它的密度为21.04g/cm3，熔点为3180℃，只排在W、Ta之后，位列第三；沸点却高达5627℃，是所有金属中最高的。尤为神奇的是，当铼作为添加剂加入到钨钼铬等合金中时，便能显著提高这些金属的强度和塑性，堪称能够起到点石成金作用的神来之笔，这种现象也被称作“铼效应”。因此被称作“航空金属”及“超级金属”“战斗金属”“火箭发动机的壮骨粉”。

加入了Re的Ta、W合金被认为是最耐高温的金属合金，比如W-Re热电偶最高可测3100℃的高温。

用Re、W合金制造的电子管阴极，竟比普通钨电子管的寿命长100倍；此外添加了Re的超高温发射极材料，还可将热电子放电效果提高20%。

添加了Re的飞机发动机涡轮叶片、燃烧室及喷气嘴等零部件可以极大提升其在长期高温高压下的抗变形性（抗蠕变性），延长使用寿命。据有关研究表明，添加了3%~6%铼的镍基单晶高温合金蠕变寿命提高了整整10倍，因此从某种意义上讲，铼的添加决定了一代单晶叶片，而一代叶片材料又直接决定了一代发动机。据统计全球80%的铼都用在了航空发动机工业上，在军事上具有非常重要的战略意义，因此又获得了“航空金属”和“发动机的壮骨粉”等美誉。

战斗机发动机（图片来源：铼材世界公众号）

20纪60年代末，Pt-Re催化剂成功面世并迅速用于石油工业领域，生产出了无铅、高辛烷值的汽油，由此开创了一个“石油净化”的新时代，目前约90%的化工产品都需要用铼催化剂。

铂铼催化剂（图片来源：宇宙解码公众号）

近年来，以Re作为添加剂的新型生物医用金属材料，以其卓越的性能够极大提升了医疗技术，在创伤修复及矫形等领域得到广泛应用。比如使用先进医用金属材料钼铼合金制造的“心脏支架”外科植入物，在强度较高时仍可具有良好的塑性、抗生理腐蚀、抗疲劳性和耐磨性，从而造福患者，改变世界。

Re-Mo合金制造的心脏支架

（图片来源：铼材世界公众号）

四、未“铼”可期

虽然铼在石油化工、航空、航天及国防工业等领域，特别是在航空航天领域，起着至关重要的作用。但在铼矿资源方面，我国却没有什么得天独厚的优势。也没有系统开展过铼的资源评价和找矿勘查工作，仅在勘查钼或铜钼矿床的过程中获得了部分铼资源量。

在铼金属利用技术方面，目前世界上主要有美国、英国、法国、加拿大和俄罗斯5个国家可以生产含铼的合金钢，并且由于西方国家对中国进行材料和技术封锁，造成航空发动机的性能问题一直都是我国航空工业中的短板。我国在20世纪60年代开始从钼精矿焙烧烟尘中提取铼。

可喜的是，近年来，随着对战略性新兴产业矿产的关注度不断提高，国内时有新发现铼矿的报道。我国地质工作者相继在安徽省泾县湛岭钼矿、四川拉拉铜矿以及云南澜沧老厂斑岩钼矿中发现了数量可观的铼资源，而且2008年在四川沐川发现了沉积砂岩型独立铼矿。2010年我国在陕西省洛南县黄龙铺钼矿区矿山中发现铼矿床，储量达到176吨，约占全球储量的7%，仅次于智利、美国、俄罗斯和哈萨克斯坦。成都航宇超合金技术有限公司又在集团的帮助下，突破欧美技术封锁，解决了提纯铼金属直到最后掌握单晶叶片的自主量产技术，达到国际标准。今后国产航天发动机将不用再看欧美脸色。当然是不再被“卡脖子”，并成功打破西方国家垄断。

相信未来，我国科技工作者肯定能够找到更多的铼资源，并且能够进一步提高铼资源的利用水平，一定能够后“铼”居上，实现中华民族伟大复兴的中国梦。

来源: 区调院地学科普