9月初，一則《中國發(fā)現(xiàn)超級金屬“錸”》的消息引起熱議，稱這一稀有金屬能突破航空發(fā)動機研制的瓶頸。
　　“錸”是個什么金屬，與航空發(fā)動機的關系是什么？有了“錸”，我國航空發(fā)動機就能有質的飛躍嗎？9月11日，北京天驕航空產業(yè)投資有限公司創(chuàng)新研究院副院長、國家“千人計劃”專家王光秋在接受科技日報記者采訪時稱，航空發(fā)動機研制是一個系統(tǒng)工程，不會單靠“錸”就有大的突破，其僅是增加發(fā)動機材料性能的因素之一。
　　稀有、高熔點、結實難開裂
先看看“錸”的前世今生。
　　錸，一種金屬元素，是高熔點金屬之一。根據(jù)業(yè)內權威的《蘭氏化學手冊》，鎢錸合金是僅次于鎢（3308攝氏度）的第二難熔金屬，熔點為3180攝氏度。百度百科查詢，錸還是一個真正的稀有元素，在地殼中的含量僅僅大于鏷和鐳。再加上它不形成固定礦物，通常與其他金屬伴生，使它成為自然界最后被發(fā)現(xiàn)的稀有元素。1872年，門捷列夫根據(jù)元素周期律預言，在自然界中存在一個尚未發(fā)現(xiàn)的，原子量為190的“類錳”元素。直到1925年，德國化學家諾達克用光譜法在鈮錳鐵礦中發(fā)現(xiàn)了這個元素，取萊茵河稱謂將其命名為“錸”。
　　據(jù)《蘭氏化學手冊》，除高熔點外，錸有極高的強度且塑形很好（俗稱“既結實又難以開裂”），在高溫、急速冷卻和猛烈加熱并帶有強烈機械沖擊和振動的條件下，“錸”也具備極佳的長時間工作抵御變形和開裂能力。增加渦輪葉片合金材料性能的元素之一
　　渦輪葉片為現(xiàn)代航空發(fā)動機中一個關鍵部件，在發(fā)動機工作時不僅需同時承受約1600攝氏度高溫、數(shù)十個大氣壓和以每分鐘數(shù)萬的轉速，還要承受強大離心力的持續(xù)作用?！叭绱藝揽恋墓ぷ鳁l件，發(fā)動機所用材料仍需做到不能熔化，不能變形，不能斷裂。而錸的一系列特性，使之成為極佳選材之一。”王光秋說，比起上一代航空發(fā)動機采用的定向結晶的普通葉片，新一代則普遍采用單晶葉片，這可增加200攝氏度左右的渦輪燃燒溫度，有錸加入單晶葉片，可以增強材料各方面的性能。
　　錸加入單晶葉片的歷史或有20年左右。但由于錸量少且提純成本高，使其價格十分昂貴，不可能大范圍用于航空發(fā)動機研制。據(jù)《南方財富網(wǎng)》援引美國地質調查局報告稱，全球探明的鎢錸合金儲量僅為2500噸左右，其價格跟白金價格相仿，一克大概需要兩三百塊錢。另據(jù)資料顯示，2010年，中國陜西某礦山勘探到176噸。

　“航空發(fā)動機有上萬個零部件，渦輪葉片是其中一個關鍵部件，即使有錸加入，需要在合金中怎么加，加多少，這些都是要認真研究的課題。”王光秋說。新一代發(fā)動機總效率是熱效率和推進效率之積“航空發(fā)動機是一個綜合的系統(tǒng)工程，其總效率是熱效率和推進效率之積。”王光秋說，增加航空發(fā)動機的效率來自兩個部分，分別是熱效率和推進效率。目前最新一代發(fā)動機的熱效率大約是50%，推進效率約為80%。
　　王光秋告訴記者，以目前最先進的波音787和空客350為例，其使用的發(fā)動機總效率即略高于40%。
　　“通過使用含有錸元素的單晶渦輪葉片，提高燃氣溫度增加熱效率，是實現(xiàn)提高發(fā)動機總效率的路徑之一。另一方面，當今航空發(fā)動機也通過增加推進效率達到提高總效率的目標?！蓖豕馇镎f。兩種效率各占多少，也是研制航空發(fā)動機的難點?！巴ㄟ^提高燃氣溫度，相應也增加了氮氧化物的排放；溫度高又增加空氣流速，噪聲也加大了?！蓖豕馇镎f。
　　航空發(fā)動機工作原理顯示，一臺航空發(fā)動機包括低壓壓氣機、高壓壓氣機、高壓渦輪和低壓渦輪，中間還有一個環(huán)形燃燒室?！斑@些結構，工作的溫度、壓力環(huán)境都不一樣，其使用的材料也不同。而金屬錸，則主要是針對主壓渦輪葉片。”王光秋認為，由于物理條件的限制，通過增加溫度提高熱效率比較困難，現(xiàn)代航空發(fā)動機，主要是通過增大涵道比提高推進效率，從而達到提高發(fā)動機總效率，并實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。

（來源：網(wǎng)絡）