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中國發現超級金屬：航空發動機耐高溫主要材料
長期以來航空發動機一直都是我國航空工業中的一個短板。現在，我國部分軍用飛機依然使用國外發動機，而在商業航空領域，C-919大型噴氣式客機使用的發動機也產自一家美法合資企業。 為了盡快補足這塊短板，國家一直在加大航空發動機的研發力度。國務院印發的《中國制造2025》明確提出要“建立發動機自主發展工業體系”，在十三五期間，我國又啟動了航空發動機和燃氣輪機重大專項。如今，航空工業持續發力，正不斷縮小著與國際一流發動機的差距。 航空發動機每秒散熱1700多度，唯有“錸”金屬不被熔化 在河北廊坊科技園，一款為無人機和商務機而設計的航空發動機正在進行150小時試車，考核發動機在各種狀態下技術性能和可靠性及壽命等綜合指標。 中國科學院工程熱物理所所長朱俊強：150小時做完了，首飛保證就沒問題了，可以到不同高度進行試飛了，這個發動機基本定型。 航空發動機是當今世界上最復雜的、多學科集成的工程機械系統之一，需要在高溫、高壓、高轉速和高載荷的嚴酷條件下工作，并滿足功率大、重量輕、可靠性高、安全性好、壽命長等眾多十分苛刻甚至相互矛盾的要求，因此航空發動機被譽為現代工業的“皇冠”。我國雖然已經是國際上為數不多的幾個可以獨立研制航空發動機的國家之一，但是航空發動機性能不達標，一直都是中國航空業的一塊心病。 十三五期間，我國啟動了航空發動機和燃氣輪機重大專項，航空工業持續發力，不斷縮小與國際一流發動機生產企業的差距。 中國科學院工程熱物理所輕型動力實驗室實任徐綱：這一款渦扇發動機它的耗油率，它的壽命，這些指標都達到了國際先進水平，國內也是個空白，所有的零件都是自主設計，然后自主生產，尤其是像里面的高溫的單晶渦輪葉片，實際上就是可以說發動機里面，加工的難點中的難點。 單晶葉片處于航空發動機中溫度最高、應力最復雜、環境最惡劣的部位，是航空產品第一關鍵零件，它的鑄造工藝直接決定了航空發動機的性能。 在這臺1000公斤推力的發動機中心，核心部件就是眼前這60片單晶葉片。發動機將空氣進行壓縮之后壓入燃燒室，在有限的空間內和燃料發生劇烈燃燒，產生猛烈的燃氣噴射流，推動這些葉片高速旋轉，讓看似單薄的零件迸發出驚人的動力，每一片葉片輸出的馬力都相當于一臺2.0排量的SUV汽車。 朱俊強：我們一千公斤級的發動機，它的高壓轉速都在三萬多轉接近四萬轉，大概的切向速度就是每秒種450米左右，溫度大概是1720多度。 為了防止熔化，工程技術人員把每一片葉片都制作成空心，中間還設計了一個精密而復雜的冷卻系統。冷卻系統帶走的熱量，可以在1/20秒、甚至更短的時間內燒開一壺水。但是在1700度的高溫之下，普通金屬還是不夠耐熱。生產單晶葉片，離不開一種珍貴的稀有金屬-錸。 在成都航宇超合金技術有限公司，我們見到了單晶葉片生產中最為關鍵的金屬——錸。這是人類發現最晚的天然元素，因為發現者是德國化學家，因此以萊茵河的名稱命名為錸。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小，比鉆石更難以獲取。根據美國地質調查局的報告，全球探明的錸儲量僅為2500噸左右，錸的價格跟白金的價格相仿，一克大概需要兩三百塊錢。 能夠提純錸金屬的，是成都航宇超合金技術有限公司的母公司，這是一家上市的礦業公司。2010年，這家公司在其下屬的陜西省洛南縣黃龍鋪鉬礦區礦山中斟探到錸，儲量達到176噸，約占全球儲量的7%，僅次于智利、美國、俄羅斯和哈薩克斯坦。近年來，隨著航空工業的發展，錸消費量的年均增長率為3%，雖然價格不菲，卻一直處于供不應求的狀態。
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