錸：顯著提高合金蠕變強度

錸，元素周期表第75號元素。

1869年，門捷列夫預言錳元素的后面還應該有兩種元素，分別為43號和75號，于是人們在錳礦附近尋找這兩種元素，但都沒有結(jié)果。直到1925年，德國化學家才首次在輝鉬礦中發(fā)現(xiàn)了75號元素，通過艱難提取從大約660千克輝鉬礦中僅獲取1克樣品。至此，75號元素成為人類發(fā)現(xiàn)最晚的元素。

早期由于制取困難、地殼中也非常稀少，錸元素一直只是實驗室里的樣品，工業(yè)應用很少。錸元素首次應用于20世紀60年代。雪佛龍公司發(fā)明了用于石油加工的含錸催化劑。這種催化劑能提高石油催化重整反應深度，增加汽油、芳烴、氫氣等產(chǎn)品的產(chǎn)出率，還可用作汽車尾氣凈化的催化劑，但這并不是錸元素的主要用途。

錸有很好的機械性能，熔點3184℃，僅次于鎢、鉬，金屬中位居第三，沸點5627℃，是金屬中沸點最高的。正是由于較高的熔沸點，錸非常耐高溫，當加入到鎢、鉬、鉻等合金時，含量僅3%—5%就能顯著提高這些合金的強度和塑性。這種現(xiàn)象被稱為“錸效應”。錸鎢和錸鉬合金，可以加工成各種結(jié)構(gòu)材料，具有高硬度、高強度、耐高溫等特性，可用于制造高速旋轉(zhuǎn)的X光管靶材、微波通訊的長壽面柵板、高溫爐發(fā)熱體、高溫熱電偶等，是高溫技術(shù)、電真空工業(yè)、原子能工業(yè)中必不可少的材料。

作為高溫合金之一，錸鎳合金則更為重要，加入錸后能顯著提高這類高溫合金的蠕變強度。蠕變，是在長時間受到應力影響條件下，固體材料出現(xiàn)緩慢永久性的移動或變形的趨勢。固體材料長時間處于加熱或熔點附近時，更會加劇固體材料蠕變。

渦輪葉片在長時間運轉(zhuǎn)過程中，極易變形而接觸到外殼，導致葉片失效，而當葉片材料中添加錸元素后，就能使渦輪葉片在更高溫度下工作，承受更大的壓力，減少葉片蠕變，延長渦輪機的使用壽命。因此，這種材料被廣泛用于制造噴氣式飛機發(fā)動機的燃燒室、渦輪葉片及噴氣嘴，是現(xiàn)代噴氣式飛機重要結(jié)構(gòu)件的核心材料，是航空產(chǎn)品“第一關(guān)鍵”零件。全球80%的錸，都用在了航空發(fā)動機工業(yè)中，在軍事上具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

錸是稀少金屬，比稀土、黃金更珍貴的四大核心金屬之一，在自然界里沒有獨立的錸礦，總是分布在輝鉬礦、稀土礦和鈮鉭礦中。

（作者宋丹 系武漢市第二十中學化學教師、武漢市科學家科普團成員）