它是人類發(fā)現(xiàn)最晚的天然元素，它在地殼中的含量僅十億分之一，它的金屬單質(zhì)是各國戰(zhàn)略儲備的必選之一，它的價格比起黃金鉆石高出不知道多少倍......它是什么元素？猜出來了嗎？好吧，這么說其實小編也猜不出來。那小編再賣弄幾個成語：娓娓道來，別來無恙，姍姍來遲，春去秋來......這幾個成語里都有一個共同的字：來。
沒錯，以上問題的答案就是——錸。不要懷疑，它確實是一種金屬元素。這么一個鮮為人知的金屬，它有哪些厲害之處？在航空制造領(lǐng)域又有什么大展拳腳的地方？下面就跟小編一起來了解一下吧。
錸的發(fā)現(xiàn)歷史
1925年9月5日，德國地球化學(xué)家諾達克和泰開夫婦，在紐倫堡的德國化學(xué)家聯(lián)合會上，由泰開當(dāng)眾宣布，他們利用X光譜，從大量的礦物和巖石的濃縮產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了這種新元素，并展示了其化合物的樣品，從而最終揭開了這個神秘元素的面紗——這就是錸（Rhenium）。
錸的物化性質(zhì)
錸是一種金屬元素，元素符號Re，其密度21.04g/cm3 ，熔點3180℃，沸點5627℃，晶格類型為密排六方結(jié)構(gòu) ，純錸質(zhì)軟，外表與鉑相同，具有良好的機械性能。
錸可溶于稀硝酸或過氧化氫溶液，不溶于鹽酸和氫氟酸中；錸元素的化合價有3、4、6和7，在高溫下，與硫的蒸氣化合而形成硫化錸ReS2，不與氫、氮作用，但可吸收H2；同時能被氧化成很穩(wěn)定的七氧化二錸（Re2O7）。
錸溶于稀硝酸形成溶液
9Re2O7的穩(wěn)定化學(xué)結(jié)構(gòu)
錸的開采及提取
錸自從被發(fā)現(xiàn)已經(jīng)快一個世紀，但對大多數(shù)人來說它還是一種很陌生的元素，它不起眼的排列在化學(xué)元素周期表的第75位，可以說是最晚被發(fā)現(xiàn)的天然元素。那為什么錸這么晚才被發(fā)現(xiàn)呢？
原來，錸是一個非常稀少而且分散分布的元素，在地殼中的含量僅十億分之一，比所有的稀土元素含量都要少。目前，全球已探明儲量也只有約2500噸。相比之下，鈦資源的全球探明儲量大約是20億噸。
錸絕大多數(shù)只以稀少分散狀態(tài)伴生在鉬、銅、鉛、鋅、鉑、鈮等其他金屬礦物之中，迄今只發(fā)現(xiàn)及少量的輝錸礦（ReS2）和銅錸硫化礦（CuReS4）兩種獨立的錸礦物，而且儲量甚少。礦床的規(guī)模一般也不大，獨立開采的費用極高造成經(jīng)濟價值極低，因此鮮有獨立開采的錸礦。
輝錸礦
銅錸硫化礦
工業(yè)化的錸生產(chǎn)，一般只在開采主金屬礦物時，以副產(chǎn)品的形式捎帶著對錸加以分離回收。從某些銅礦、鉑族礦、鈮礦甚至閃鋅礦的冶煉煙塵和廢渣中時，都可以回收少量錸，這其中最主要的方式，就是對輝鉬礦的綜合開發(fā)。輝鉬精礦中錸的含量一般在十萬分之一到十萬分之三之間，從斑巖銅礦選出的鉬精礦含錸可達1.6‰。
在生產(chǎn)鉬的過程中，小心地收集冶煉鉬的煙道份塵和廢液，并選電極電位高、氧化性強的H2O2作氧化劑，將錸的低價氧化物氧化成Re2O7，而且還能把錸的硫化物氧化成HReO4。這兩種錸的化合物均易溶于水，可從中獲得少量Re2O7，然后加入KCl，最后用氫還原法或水溶液電解法制得錸粉，并用粉末冶金方法加工成材。
還原工藝制得的錸粉
錸的戰(zhàn)略意義
正因為錸的開采如此困難，因而奇貨可居，價格高昂。在國際市場上，一公斤錸的價格大體在2000－4000美元間波動，峰值到過10000美元/公斤。2013年9月期間，國產(chǎn)99.99%錸價格甚至達到了60000-65000元/千克的高價（相比之下，一公斤工業(yè)純鈦的價格僅為120-150人民幣）。
錸的價格波動圖
作為一種戰(zhàn)略金屬，錸獲得了各主要國家的強烈關(guān)注。美國更是一馬當(dāng)先，世界最大錸生產(chǎn)商美國鉬金屬公司，將智利、墨西哥和哈薩克斯坦的大部分錸產(chǎn)量，以長期合同的形式壟斷性的加以占有。而且美國本土的生產(chǎn)只為保持生產(chǎn)技術(shù)，所有本土產(chǎn)品和相當(dāng)一部分進口產(chǎn)品都會儲備起來。
神奇的錸效應(yīng)
錸具有如此重要的戰(zhàn)略意義，除了它的開采和提取難度大，更本質(zhì)的原因在于它的優(yōu)良特性（要不然人們費那大勁兒提取它干啥）。而金屬錸或者說錸的化合物擁有的這些特性，統(tǒng)統(tǒng)可稱為“錸效應(yīng)”，下面就來看看錸效應(yīng)的神奇之處吧。
01.優(yōu)良的催化功能
錸對很多化學(xué)反應(yīng)具有高度選擇性的催化功能，因此錸主要用作石油工業(yè)的催化劑，合成高辛烷值汽油。世界上錸在這方面的消耗量曾經(jīng)占總消耗量的60％以上。美國和德國還獲得了制造錸過濾器凈化汽車尾氣的專利技術(shù)。
一種錸作為催化劑的汽車尾氣凈化器
02.高度的電子發(fā)射性
錸具有很高的電子發(fā)射性能，廣泛應(yīng)用于無線電、電視和真空技術(shù)中。錸鎢合金用來制造電子管陰極，壽命比鎢長100倍。錸用于制造電接觸器，特別是制造海船永磁發(fā)電機接觸器，經(jīng)久耐用。
以錸作陰極的X射線發(fā)射器
03.極佳的合金改良效果
錸本身具有良好的塑性，在高溫和低溫情況下，都沒有脆性，抗拉強度和抗蠕變強度優(yōu)于鎢、鉬和鈮。若向難熔金屬鎢、鉬、鉻中添加錸，可以提高材料的強度、塑性和焊接性能，降低韌-脆轉(zhuǎn)變溫度和再結(jié)晶脆性。例如W-Re和Mo-Re合金具有良好的高溫強度和塑性。
同時錸對單晶高溫合金顯微組織、力學(xué)性能、不穩(wěn)定相及單晶缺陷等的影響顯著，可以增強單晶合金的高溫抗蠕變性能。而單憑這一點，就為錸在航空發(fā)動機上的應(yīng)用打開了一扇大門。
錸與航空發(fā)動機
上面講到，錸的加入使得高溫合金的強度和耐高溫能力提高，單晶合金的組織性能也得到了極大改善。因而，近年來人們逐漸開始利用錸生產(chǎn)高性能單晶高溫合金，并將其應(yīng)用于航空發(fā)動機的葉片，以至錸在航空發(fā)動機工業(yè)中的應(yīng)用達到了全部錸用量的80%。
航空發(fā)動機上使用添加錸的合金
利用錸生產(chǎn)高性能單晶葉片
我們可以從錸在單晶合金中的應(yīng)用看到其在航空發(fā)動機上應(yīng)用的變化。第一代單晶合金是不含錸的；部分第二代單晶合金開始采用了錸，比如俄國ЖС36，采用了2%的錸，美國CMSX-4 采用了3%的錸；第三代單晶合金，以美國ReneN6 、CMSX-10為代表，兩種牌號錸的含量最高分別達5.6% 和7%；第四代單晶合金，以日本的TMS-138和MC-NG為代表，二者分別含錸5%和含錸4%；第五代單晶合金，以日本的TMS-162為代表。含錸6%。
CFM56發(fā)動機使用錸的比例占3%
普惠 F-100發(fā)動機使用第二代含錸單晶葉片
使用錸的噴氣式發(fā)動機
錸的使用增加暗示著渦輪冶金技術(shù)的兩大進步：提高鎳基高溫合金的性能以及制造出性能更優(yōu)的用于單晶葉片的合金。這兩項技術(shù)都能使渦輪（尤其是高壓渦輪）在更高溫度下工作。這樣的話，設(shè)計者就能加大渦輪壓力，進而提高作業(yè)效率；或者發(fā)動機可以加快燃料燃燒的速度，進而產(chǎn)生更大的推力。
高壓渦輪工作原理
