在國內(nèi)與歐美的發(fā)動機研制差距中，材料問題帶來的困擾程度，僅次于設(shè)計和工藝技術(shù)水平的落后。這其中除了材料本身的研究積累差異以外，一些極為稀少、但又能帶來至關(guān)重要的元素資源本身在各國分布不均，也是非常關(guān)鍵的因素。

    而最典型的例子，就是錸。針對錸，可以提出三個問題：首先，錸是種什么樣的玩意，為何對發(fā)動機如此重要？其次，這東西稀少到什么程度？最后，中國因為錸而在發(fā)動機材料上吃過什么虧？

   純錸金屬樣品

    第一個問題。錸是鎢的鄰近元素，熔點達(dá)到3180攝氏度，是僅次于鎢（3308攝氏度）的第二難熔金屬。而除了難熔以外，錸還同時具備多種優(yōu)異、乃至于在其他金屬材料上往往自相矛盾、無法同時存在的性能。

    比如錸的強度非常高而又塑形很好——既結(jié)實又難以開裂；即便是高溫、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，它也具備極佳的長時間工作抵御變形和開裂能力。當(dāng)然錸性能也存在弱點，極易被氧化——因此也不耐硝酸等氧化性酸，氧化以后就發(fā)脆，抵抗硫酸鹽酸的能力倒是非常好。

    這些性質(zhì)，使得發(fā)動機在性能越來越好、部件工作條件越來越殘酷（溫度、壓力、沖擊等因素）的同時，燃?xì)鉁u輪材料的研發(fā)，越來越倚重與錸元素等關(guān)鍵成分?，F(xiàn)在錸的用途中，除了20%用作化工生產(chǎn)的催化劑，剩下80%幾乎全部用在航空航天的超耐熱合金里。

    現(xiàn)階段航空發(fā)動機的鎳基單晶材料葉片中的先進(jìn)產(chǎn)品，普遍含有3-7%以上的錸；每一次新的單晶渦輪葉片高溫指標(biāo)和壽命性能大幅度提升，背后都離不開錸的含量提升——包括這些年美國和日本交替刷新的那些世界紀(jì)錄。

    紅圈中就是俄羅斯聲稱發(fā)現(xiàn)純錸礦的地方

    第二個問題。錸元素不僅在地殼中含量非常少，而且最要命的是這東西極其分散。俄羅斯近兩年宣布，在俄日爭議島嶼（伊圖魯普島/擇捉島）上發(fā)現(xiàn)世界首個純錸礦；但此前全世界都從未發(fā)現(xiàn)過以錸為主的礦物，現(xiàn)有的理論也不支持這樣的礦物存在，具體是真是假還未可知。

    除了俄羅斯這一目前還無法證實的消息以外；現(xiàn)有的錸主要是以極低的含量伴生在斑巖銅鉬礦床的輝鉬礦中，開采成本極高。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的估算，全球錸儲量，已探明的只有2500噸，總資源量在7300-10300噸之間，全球年產(chǎn)量噸25-30噸。而根據(jù)昆明貴金屬研究所在2013年發(fā)表的論文《錸的回收技術(shù)研究進(jìn)展》，我國目前錸的保有儲量僅有237噸。

    美國錸金屬缺口增大的過程，和F119（F22用）、GE90（波音777等客機用）等先進(jìn)發(fā)動機產(chǎn)能攀升有著直接關(guān)系

    第三個問題。錸礦主要分布在美洲和歐洲，開采和銷售又絕大部分被美國所控制。但即便如此，根據(jù)美國礦產(chǎn)局的統(tǒng)計，美國的錸金屬短缺一直在越來越嚴(yán)重；2002年缺口就達(dá)到30%，2003-2005年間，美國錸金屬的年缺口從20噸增加到35噸。這個時間段，恰好是美國進(jìn)入21世紀(jì)后的新一代高性能發(fā)動機，開始大批量交付軍事、民用航空的歷史進(jìn)程，兩者的高度同步根本不是巧合。

    而中國在高溫合金的發(fā)展上，雖然成分設(shè)計緊跟國外的發(fā)展步伐，已經(jīng)發(fā)展到第四代單晶；但是由于錸資源嚴(yán)重短缺，實際批量生產(chǎn)產(chǎn)品受到的限制比美國遠(yuǎn)遠(yuǎn)大得多得多。太行、渦扇20、渦扇15等發(fā)動機性能和壽命，無不受限于這個問題。（作者署名：候知健）