美国垄断90%铼资源封锁中国，中国如何打破资源困局？杀出重围

参考来源：《航空材料学报》《中国科技奖励》根据真实社会事件改编，部分细节经过文学化处理。

2024年美军F-35战机因发动机过热问题陷入全球性尴尬：全球超600架战机中，约15%因涡轮叶片过热被迫停飞，美军方承认其F135发动机“热管理缺陷”已成“系统性危机”。

而同一时间，中国歼-20战机却在高原、高温、高湿等极端环境中频繁亮相，其发动机的稳定表现引发国际关注。

这场性能反差的背后，竟是一场持续22年的“金属暗战”——当美国用稀有金属铼构筑技术壁垒时，中国科学家却从被遗忘200年的“废料”铌中找到了破局之道......

01

2003年春天，北京航空航天大学。

窗外，春风轻拂着校园里的柳树，嫩绿的柳枝随风摇曳，可会议室里的人们却无心欣赏这春日美景。

突然一阵急促的电话铃声打破了死寂。

一位年轻的工作人员快步上前，接起电话，听了几句后，脸色瞬间变得煞白，他缓缓放下电话，声音颤抖地说：“是……是美国通用电气公司采购总监打来的。”

会议室里所有人的目光都齐刷刷地聚焦在他身上。

一位头发花白的老教授皱着眉头，急切地问道：“他们说什么了？”

年轻工作人员深吸一口气，努力让自己镇定下来：“他们说，由于技术出口管制原因，不能继续向我们提供高温合金材料了。”

话音刚落，原本还有些许低声讨论声的会议室，瞬间安静得落针可闻。

老教授的身体猛地一震，手中的茶杯差点掉落，他呆呆地坐在椅子上，眼神中满是绝望。其他人也都面面相觑，脸上写满了担忧和无奈。

“这可怎么办啊？”一位中年科研人员忍不住喃喃自语道，双手不自觉地攥紧了拳头。

这通电话，几乎给中国新一代战斗机发动机项目判了“死刑”。

因为在航空发动机制造领域，高温合金是不可或缺的关键材料。

没有它，就无法制造出先进的发动机；而没有先进的发动机，一个国家在天空中的军事优势，也就是制空权，就如同空中楼阁，难以保障。

其实这已经不是美国第一次通过技术和材料限制来阻碍中国的发展了。

早在20世纪90年代末，美国就开始暗中进行一场隐秘的布局，悄无声息地编织起一张庞大而又不易察觉的网。

这张网的核心，围绕着一种比黄金还要稀有70倍的金属——铼。

铼的元素符号是Re，它在全球的储量仅仅只有2650吨。

相比之下，全世界的黄金储量达到了19万吨，铼的稀缺程度简直令人咋舌。

那时候一位年轻的科研人员小李，刚刚进入航空材料研究领域。

在一次行业研讨会上，他偶然听到一位专家提到铼这种金属。

专家说：“铼虽然储量稀少，但它却拥有着能够改变航空领域竞争规则的强大力量。在镍基合金中，只要添加1%的铼，合金的耐温能力就能从1100℃大幅提升到1700℃。”

小李当时就瞪大了眼睛，心中充满了疑惑。

他心想：“这小小的铼，竟然有这么大的威力？要是我们能掌握它，那该多好啊。”

从那以后小李就开始关注铼的相关信息，他四处查阅资料，参加各种学术讲座，希望能深入了解这种神秘的金属。

而美国人早在90年代起，就敏锐地察觉到了铼的巨大价值。

于是一场秘密的全球收购行动悄然拉开帷幕。

在智利、哈萨克斯坦、亚美尼亚等拥有铼矿资源的国家，都出现了美国资本的身影。

在智利的一个铼矿开采现场，一位美国商人穿着笔挺的西装，戴着墨镜，趾高气昂地站在矿场中央。

他看着那些忙碌的矿工，嘴角露出一丝得意的笑容。

他对手下的人说：“一定要把这些铼矿牢牢控制在手里，这可是我们未来的战略资源。”

表面上，这些投资行为是正常的商业活动，但实际上这是美国在为掌控全球铼资源进行战略布局。

他们通过签订长期合作协议、收购股份等方式，逐步将全球大部分铼矿资源纳入自己的掌控之中。

到了21世纪初，美国已经成功实际控制了全球90%的铼资源。

这时他们才向全世界公布铼合金技术，展示这项被誉为“材料皇冠上的明珠”的成果。

这个消息一经传出，全球航空工业界都大为震惊。

欧洲的空客、俄罗斯的苏霍伊、日本的三菱重工等这些在全球航空领域赫赫有名的巨头企业，瞬间陷入了困境。

在空客的会议室里，一群高管们围坐在会议桌旁，脸色阴沉。

一位高管愤怒地拍着桌子说：“美国这简直是太过分了！他们既不转让铼合金技术，还把价格定得那么高，供应量还由他们说了算，我们根本就没有选择的余地。”

另一位高管无奈地摇摇头说：“没办法，谁让我们没有掌握铼资源呢。想要制造先进的发动机，就必须先看美国的脸色。”

中国自然也被笼罩在这张大网之中。

当时中国战斗机发动机的耐温能力仅仅只有800℃，与美国相比，整整落后了300℃。

这300℃的差距，意味着中国发动机在推重比、燃油效率、使用寿命等各个方面都全面落后。

小李所在的科研团队，为了提升发动机的性能，日夜奋战在实验室里。

他们一次次地尝试不同的材料配方，一次次地进行实验，可结果却总是不尽如人意。

每当实验失败，小李都会感到无比的沮丧和自责。

他常常在夜深人静的时候，独自坐在实验室里，看着那些失败的实验数据，心中充满了无奈。

更糟糕的是，中国还面临着随时可能被断供的威胁。

今天美国可能供应100公斤的材料，明天就可能一点都不提供了。

这种被别人掌控关键资源，随时可能陷入困境的感觉，让无数中国航空科研人员忧心忡忡，常常整夜难以入眠。

就在其他国家都在铼资源这条赛道上拼命追赶美国的时候，在中国科学院的一间办公室里，一位资深的老院士王教授，正坐在办公桌前，眉头紧锁，手中拿着一支笔，在纸上不停地写着什么。

他的脑海里，一个大胆而疯狂的想法正在慢慢酝酿。

02

2004年一场关乎航空材料未来走向的项目评审会在北京某科研大楼的会议室里紧张进行着。窗外灰蒙蒙的天空压得很低，仿佛也感受到了会议室里即将爆发的激烈争论。

项目负责人李教授站在投影仪前，神情严肃，他刚一提出要用铌金属替代铼金属用于新型航空材料的研发，原本安静的会议室瞬间炸开了锅。

一位头发花白的老专家猛地站起身来，双手撑在桌子上，眼睛瞪得溜圆，大声说道：“李教授，铌的熔点高达2468℃，比铁的熔点还要高出500℃呢！这么高的温度，咱们现有的冶炼设备根本达不到，这冶炼工作可怎么开展啊？”

他一边说着，一边用力地挥舞着手臂，脸上满是焦急。

另一位中年科研人员也皱着眉头，附和道：“是啊，全世界都没有使用高铌合金的先例，这完全就是不切实际的想法嘛！咱们可不能盲目冒险啊。”

他双手抱在胸前，眼神中透露出怀疑。

还有一位年轻的科研工作者，推了推眼镜，小心翼翼地说：“美国人研究铼都花了几十年时间，投入了大量的人力、物力和财力。咱们凭什么认为自己就能搞定铌呢？这不是自讨苦吃吗？”

他的声音虽然不大，但在这嘈杂的会议室里，却清晰地传进了每个人的耳朵。

李教授静静地听着大家的质疑，脸上没有丝毫的慌乱。

他深吸一口气，缓缓说道：“各位，我理解大家的担忧。但我们现在真的别无选择。”

其实李教授心里清楚，这个看似冒险的选择背后，有着科学的逻辑支撑。

钱学森提出的系统工程理论一直指引着他。

钱老认为，想要在复杂的系统中实现突破，不能仅仅依靠蛮干，而是要找到系统的薄弱环节，运用巧妙的方法实现“非对称超越”。

美国选择铼，是因为铼资源稀缺，便于他们进行垄断控制。

而中，为什么要一直跟随美国的脚步，按照他们制定的规则行事呢？

中国完全可以尝试重新制定游戏规则。

李教授心里明白，铌的储量数据给了中国科研人员巨大的信心。

全球铌储量高达1777万吨，其中中国独占420万吨。

仅仅是内蒙古白云鄂博的一个铌矿，其储量就足够全球使用几百年。

更重要的是从理论上来说，铌的潜力可能比铼还要巨大。

通过计算显示，如果能够将铌在合金中的含量提升到30%以上，合金的耐温能力有望突破2400℃。

这个温度比美国的铼合金还要高出700℃，这意味着一旦成功，中国将在航空材料领域实现巨大的超越。

从理论到现实，中间隔着一道几乎难以跨越的巨大鸿沟。

李教授心里也清楚，铌金属的特性比铼更加复杂和难以捉摸。

它极高的熔点达到2468℃，在那个年代，即使是最先进的真空感应炉，最高温度也只能达到2000℃，根本无法满足冶炼需求。

而且铌的化学活性非常强，一旦遇到氧气就会剧烈燃烧。

此外铌与其他金属如何融合也是一个难题，因为在此之前没有任何相关的经验可以借鉴。

最关键的是，全世界都没有关于高铌合金的理论基础。

以往传统的固溶强化、沉淀强化等理论，在研究铌合金时都不再适用。

中国科研人员面临的是一项几乎从零开始的艰巨任务，他们需要从最基础的原子级别开始，重新构建一套完整的理论体系。

尽管困难重重，但李教授和科研团队并没有退缩。

2005年这个充满挑战的项目正式启动。

参与项目的单位有十几家，科研人员多达上千名，国家更是投入了100亿元的研发资金。

这无疑是一场史无前例的豪赌，赌注就是中国航空工业的未来。

第一次实验的日子终于来临了。

实验室里气氛紧张得如同拉满的弓弦。

科研人员们围在实验炉旁，眼睛紧紧地盯着炉内的变化。

实验炉内熔化的铌合金液体像沸腾的岩浆一样翻滚着，发出咕噜咕噜的声响。

李教授站在一旁，双手紧紧地握成拳头，额头上冒出了细密的汗珠。

他的心里既紧张又期待，不知道这次实验能否成功。

当温度降低到1500℃时，神奇的事情发生了——液体瞬间凝固，变成了一块灰扑扑的金属锭。

科研人员们发出一阵惊叹声，但很快他们的表情又变得凝重起来。

一位年轻的科研人员小心翼翼地戴上手套，准备取出样品。

他的手微微颤抖着，心里既兴奋又害怕。

当他轻轻一碰那块合金时，整块合金就像豆腐一样碎成了小块。

他的脸色瞬间变得煞白，眼神中充满了失望。

“脆性，成为了铌合金面临的第一个巨大难题。”

在室温下它的断裂韧性不足10 MPa・m¹/²，甚至比玻璃还要脆弱。

这样的材料，根本无法满足航空发动机叶片的制造要求，就连用来制作厨房刀具都不合格。

在接下来的日子里，科研人员仿佛陷入了一场噩梦。

每一次实验，几乎都以失败告终。

不是材料太脆容易断裂，就是强度达不到标准；不是抗氧化性能差，就是在高温下变形严重。项目组办公室里，记录失败实验的资料越堆越高，仿佛一座沉重的大山，压得每个人都喘不过气来。

一年、两年、三年……失败的次数早已超过了一千次。

外界对这个项目的质疑声越来越大，项目组内部也出现了越来越多的分歧。

03

2008年汶川那场突如其来的地震，让整个国家都沉浸在悲痛之中。

与此同时，也给国家财政带来了巨大的压力。

在这样的大环境下，铌合金研发项目组的日子愈发艰难，项目资金一度摇摇欲坠，差点就断了供。

项目组里弥漫着一股压抑的气息，每个人的脸上都写满了忧虑。

不少人都陆续收到了其他单位抛来的橄榄枝，那些邀请函就像一个个诱人的馅饼，摆在大家面前。

小李是项目组里的一名年轻技术员，他看着手中的邀请函，心里百感交集。

他想起自己刚加入项目组时的满腔热血，可如今面对这艰难的处境，他有些动摇了。

他偷偷找到同宿舍的老张，皱着眉头说：“老张，你说咱这项目还能撑下去不？别的单位给的待遇可比咱这儿好多了。”

老张拍了拍他的肩膀，叹了口气说：“小李啊，我也知道现在难，可咱要是都走了，这项目不就彻底黄了嘛。再坚持坚持，说不定就有转机了。”

小李咬了咬嘴唇，没再说话，但心里还是有些纠结。

尽管有人开始动摇，有人选择离开，但更多的人还是咬着牙，坚守在自己的岗位上。

他们心里都清楚，这个项目承载着太多的期望，不能就这么轻易放弃。

从2000年到2018年，整整18年，项目组的技术攻关历程就像一部充满血泪的奋斗史。这期间他们经历了无数次的失败，光是连续失败的次数就达到了1847次。

每一次失败，都像是一把重锤，敲打着大家的心。

第一个难关就是熔炼。铌这种金属，有着超高的熔点，普通设备根本承受不了那么高的温度。项目组就像一群无畏的探险家，先后尝试了感应炉、电弧炉、电子束炉等多种设备。

在使用感应炉的时候，大家围在设备旁，眼睛紧紧盯着温度显示屏。

随着时间一分一秒地过去，温度始终达不到所需的高温。

技术员小王急得满头大汗，他不停地调整着参数，嘴里嘟囔着：“这温度怎么就是上不去呢？”可无论他怎么努力，感应炉还是无法达到要求。

接着他们又换上了电弧炉。

电弧炉启动后，炉内气氛很难控制，一会儿这儿冒个火花，一会儿那儿又出现异常。

负责操作的技术员小赵紧张得手心都是汗，他小心翼翼地控制着操作杆，可还是没能避免问题的出现。

电子束炉虽然能达到高温，但能耗巨大，就像一个无底洞，不断地吞噬着项目组的资源。

项目负责人老陈看着那不断攀升的能耗数据，他心里明白，这样下去可不行。

经过无数次的试验和摸索，团队最终决定采用“电子束-电弧双联工艺”。

先利用电子束炉把原料熔化，再通过电弧炉进行精炼成型。

这套工艺的复杂程度，比普通的炼钢工艺要复杂百倍。

每一次操作，大家都要全神贯注，生怕出一点差错。

好不容易攻克了熔炼难关，第二个难题又摆在了他们面前——成型。

铌合金在高温下的变形抗力大得超乎想象，传统的普通热锻工艺根本无法让它成型。

在挤压过程中，材料经常出现开裂的情况，废品率高达85%。

项目组的技术员们看着那一堆堆开裂的材料，心里别提多难受了。

他们一次次地调整工艺参数，一次次地尝试新的方法，可结果还是不尽如人意。

小李看着那些废品，忍不住抱怨道：“这铌合金怎么这么难搞啊，感觉咱们的努力都白费了。”老张安慰他说：“别灰心，失败是成功之母，咱们再想想办法。”

转机出现在2012年。

那天项目组像往常一样进行着实验。实验员小周在操作过程中，不小心多添加了一点铪元素。他以为这次实验又失败了。

可当实验结果出来的时候，大家都惊呆了。

原来在铌合金中微量添加铪元素，能够显著改善材料的韧性。

原来铪会在晶界处形成细小的碳化物颗粒，这些颗粒就像无数个小钉子，将晶界牢牢固定住，有效防止了裂纹的扩展。

仅仅添加0.1%的铪，就让材料在室温下的韧性提升了300%！

这个发现让整个项目组都兴奋不已，大家欢呼雀跃，仿佛看到了胜利的曙光。

第三个挑战更加棘手——抗氧化。

纯铌在600℃时就会开始剧烈氧化，表面会形成一层疏松的氧化皮。

这层氧化皮不仅影响材料的外观，更会严重降低材料的性能。

为了研发出有效的抗氧化涂层，团队耗费了整整8年时间。

他们尝试了硅化物涂层、铝化物涂层、多元陶瓷涂层等多种材料。

硅化物涂层抗氧化性能较好，但热膨胀系数与铌合金不匹配，就像两个性格不合的人，怎么都融合不到一起；铝化物涂层结合力强，但高温稳定性较差，在高温下很容易就失去了作用。

这8年里，项目组的技术员们经历了无数次的失望和挫折。

每一次尝试失败，他们的心情就会低落几分。

有人开始怀疑自己的能力，有人甚至想要放弃。

但老陈始终鼓励着大家：“咱们不能放弃，再坚持一下，说不定下一次就成功了。”

就在所有人都快要陷入绝望的时候，2018年的一个偶然机会改变了整个项目的命运。

当时天宫空间站需要进行材料科学实验，项目组抱着试一试的心态，将几个铌合金样品送上了太空。

2018年10月的一个深夜，当空间站传回第一批实验数据时，值班的技术员小刘简直不敢相信自己的眼睛。

他看着屏幕上的数据，反复揉了揉眼睛，怀疑自己是不是看错了。

“耐温能力2410℃？这不可能！”他立刻叫醒了项目负责人老陈。

老陈匆匆赶到数据分析室，当他看到屏幕上显示的数据时，也忍不住倒吸了一口凉气。

这些性能参数，完全颠覆了他们18年来的认知。

大家纷纷聚集在数据分析室，每个人的脸上都写满了震惊和兴奋。

但更令人震撼的发现还在后面。

当宇航员拍摄的样品照片传回地面时，整个项目组都疯了......

04

昏暗的实验室里，几台电脑屏幕散发着幽幽的光。

科研人员老张紧紧盯着屏幕，眼睛一眨不眨，额头上冒出细密的汗珠。

屏幕上太空环境下铌合金样品的图像清晰可见，那表面光滑致密，完全不像地面实验中常见的那样布满氧化层与裂纹。

老张一种难以抑制的激动涌上心头，他赶忙招呼身边的同事：“快来看，这结果太出乎意料了！”

同事们纷纷围了过来，看着屏幕上的图像，脸上露出惊讶和兴奋的神情。

经过一番紧张的分析，他们发现微重力环境大幅降低了合金凝固时的偏析现象，使得原子分布更加均匀，这才造就了远超预期的性能。

老张心里盘算着：“这可是个重大突破，要是能应用到实际生产中，那航空工业可就有大变化了。”

项目组得知这个消息后，立刻行动起来，启动了地面模拟实验。

为了搭建微重力模拟装置，他们投入了大量的人力、物力和财力。

老张和同事们日夜驻守在实验室，眼睛里布满了血丝，但谁也没有喊累。

他们不断调整工艺参数，每一次调整都小心翼翼，就像在雕琢一件珍贵的艺术品。

有一次实验进行到关键时刻，设备突然出现了故障。

老张心急如焚，他顾不上休息，立刻和维修人员一起排查问题。

他一边检查线路，一边在心里祈祷：“可千万别出什么大问题，不然之前的努力就白费了。”经过几个小时的紧张抢修，设备终于恢复了正常。

经过数百次试验，他们终于摸索出一套能在地面模拟太空环境的制备工艺。

老张看着手中的实验数据，长舒了一口气，脸上露出了欣慰的笑容：“这么多天的辛苦总算没有白费。”

2019年首批采用改进工艺生产的铌合金部件被送进了高温测试室。

老张站在测试室外，双手紧紧握拳，眼睛紧紧盯着测试室的门，心里既紧张又期待。

当测试结果显示这些部件稳定达到2380℃的耐受温度时，老张激动得跳了起来，他大声喊道：“成功了！我们成功了！”

这些部件完全满足了航空发动机的严苛需求，老张仿佛看到了中国航空工业腾飞的希望。

从实验室样品到量产应用，还有漫长的路要走。

科研团队深知这一点，他们与国内多家企业展开了合作，对生产线进行大规模改造。

老张和同事们经常深入企业车间，和企业技术人员一起探讨技术难题。

在连续铸造环节，他们遇到了大麻烦。铸造出来的合金部件总是出现瑕疵，质量不稳定。

老张看着那些有瑕疵的部件，眉头紧锁，心里十分焦急：“这可怎么办？如果不能解决这个问题，量产就无从谈起。”

他和团队成员们日夜研究，不断尝试新的方法。经过无数次的失败，他们终于攻克了连续铸造的难题。

接着精密加工又成了新的挑战。

铌合金硬度高，加工难度大，稍有不慎就会损坏部件。

老张看着加工设备，心里暗暗发誓：“一定要找到解决办法。”

他和团队成员们查阅了大量的资料，请教了许多专家，经过反复试验，终于建立起了一套精密加工的工艺流程。

经过不懈的努力，他们终于建立起全球首条高铌合金量产线。

2022年首批搭载高铌合金部件的航空发动机顺利下线。

老张站在发动机前，抚摸着它的外壳，眼里闪烁着泪花：“多年的梦想终于实现了。”

经测试，其综合性能不仅超越了美国铼合金发动机，燃油效率提升15%，使用寿命更是延长近2倍。这个消息传开后，整个科研团队都沸腾了。

歼- 20率先换装新型发动机。

在后续试飞中，歼- 20飞到了极寒的北极圈模拟环境，老张在指挥中心里，眼睛紧紧盯着屏幕，心里默默祈祷：“一定要顺利通过测试。”

当看到歼- 20在极寒环境下依然稳定飞行时，他悬着的心终于落了地。

接着歼- 20又飞到了高温高湿的热带空域，同样表现出色。

老张看着屏幕上的画面，脸上露出了自豪的笑容：“我们的发动机就是厉害！”

中国航空工业自此摆脱了对铼资源的依赖，实现了从追赶到超越的质变。

美国对铼资源的垄断神话被打破，全球航空材料竞争格局彻底改写。

欧洲、俄罗斯等国纷纷寻求与中国合作，共同探索铌合金的更多应用可能。

曾经被美国技术封锁的“技术殖民地”们，也开始重新审视与中国在航空领域的合作前景。

这场历时22年的材料战争，中国科学家用智慧与坚持，将原本被忽视的铌金属，变成了打破技术封锁的利器。

老张回想起这22年的点点滴滴，心中感慨万千：“这一路走来太不容易了，但我们做到了！”他们不仅为中国航空工业赢得了尊严与未来，更证明了在科技创新的道路上，另辟蹊径、自主研发才是突破封锁的根本之道。

如今，中国在铌合金领域持续深耕，新的研究成果不断涌现。

老张和他的团队依然坚守在科研一线，向着更高性能的航空材料发起新的挑战。

他们知道未来的路还很长，但他们有信心、有决心继续走下去。