难熔金属铼概述

人类最新发现的自然元素；它在地壳中仅占十亿分之一；其金属元素是各国必备的战略储备之一；它的价格比黄金和钻石高出许多倍……它是什么？答案是难熔金属铼 .

难熔金属铼

难熔金属铼的发现

早在1872年，俄国门捷列夫就根据元素循环定律预测自然界中存在一种未被发现的“类锰”元素，其原子量约为190 ，即一种与锰、锶相似的未知锰元素。

此后，科学家们从与锰元素相似的矿物中寻找这种元素，例如锰矿、铂矿和铈矿（锶和钡的矿物），但他们没有结果。

直到 1925 年 9 月 5 日，在纽伦堡的德国化学家联合会，德国地球化学家 Nordak 和 Taikai 公开宣布他们使用 X 光谱从大矿物和岩石精矿的浓缩。这终于揭开了这个神秘元素——铼的面纱。

铼

理化性质

难熔金属r 铼是一种金属元素，密度为21.04 g/cm3，熔点3180℃，沸点5627℃。其晶格类型为密排六方结构。纯珐琅质地柔软，外观与铂金相同，具有良好的机械性能。

铼溶于稀硝酸或过氧化氢溶液，不溶于盐酸、氢氟酸；铼元素的化合价为3、4、6、7。在高温下与硫蒸气结合生成硫化钌ReS2，不与氢或氮相互作用，但吸收H2；它可以被氧化成非常稳定的七氧化物（Re2O7）。

难熔金属铼

挖掘和提取难熔金属铼

铼被发现已经一个世纪了，但它对大多数人来说仍然是一个陌生的元素。它在化学元素周期表中排在第75位，几乎是最后一个被发现的天然元素。那为什么这么晚才发现呢？

原来是铼是一种非常稀有且分散的元素，在地壳中仅占十亿分之一，比所有稀土元素都少。目前，世界铼已探明储量仅2500吨左右。相比之下，全球钛资源探明储量约20亿吨。

地壳中每个元素的内容

大部分铼仅与其他金属矿物伴生，如钼、铜、铅、锌、铂、铌等处于稀疏分散状态。目前仅发现少量铋矿（ReS2）和铜硫化铋（CuReS4），储量很小。

铼的比例矿床一般不大，独立开采成本极高，导致经济价值极低。因此，独立开采的铼矿很少。

工业化生产的铼一般在开采主要金属矿物时以副产品的形式分离回收。可从某些铜、铂、锑或闪锌矿中的烟灰和废料冶炼中回收少量铼。最重要的途径是辉钼矿的综合开发。

钼精矿中铼的含量一般在十万分之三千之间，而从斑岩铜中挑选出来的钼精矿中铼的含量押金可达1.6‰ .

生产过程中钼，仔细收集冶炼钼的烟尘和废液，选择电极电位高、氧化性强的H2O2作为氧化剂，将铼的低价氧化物氧化成Re2O7。它还可以将硫化物氧化成 HReO4。

这两种钌化合物都易溶于水，从中可以得到少量的Re2O7，然后加入KCl得到铼粉经氢还原或水溶液电解，经粉末冶金加工成材料。

铼粉

神奇的铼效果

铼具有如此重要的战略意义，除了开采难度大外，更本质的原因在于其优良的特性。铼金属或铼化合物的这些特性可以称为“铼效应 ”。一起来看看铼的神奇功效 .

1.优异的催化功能

铼对许多化学反应具有高选择性催化功能，因此主要用作石油工业合成高辛烷值汽油的催化剂。在世界范围内，这方面的消费量已占铼总消费量的60%以上。美国和德国也获得了制造汽车尾气净化铼过滤器的专利技术。

2.高电子发射

铼具有较高的电子发射性能，广泛应用于广播、电视和真空技术。铼钨合金管阴极的寿命是钨的100倍。

铼还用于制造电气承包商，特别是制造船用永磁发电机接触器，经久耐用。

3.优异的合金改进

铼本身具有良好的塑性，在高温和低温条件下无脆性，抗拉强度和蠕变强度优于钨、钼、铌。

在钨、钼、铬等难熔金属中加入铼，可以提高材料的强度、塑性和焊接性，降低韧脆转变温度和再结晶脆性.例如，W-Re和Mo-Re合金具有良好的高温强度和塑性。

钨合金线

铼对单晶高温合金的显微组织、力学性能、不稳定相和单晶缺陷有显着影响，可以提高单晶合金的高温抗蠕变性。仅这一优势就为铼在飞机上的应用打开了大门。

铼和航空发动机

如上所述，添加铼提高了高温合金的强度和耐高温性能，单晶合金的显微组织也得到了很大的改善。

近年来，人们逐渐开始使用高性能单晶高温合金生产高性能单晶高温合金，并应用于航空发动机叶片，使在航空发动机行业的应用达到锑总量的80%。

铼喷气发动机

从铼在单晶合金中的应用，我们可以看到它在航空发动机上的应用变化。

第一代单晶合金不含铼；一些第二代单晶合金开始使用铼，如俄罗斯ЖС36使用2%铼，美国CMSX-4使用3%铼；第三代单晶合金以美国的ReneN6和CMSX-10为代表，两个牌号的铼含量分别高达5.6%和7%；第四代单晶合金在日本以TMS-138和MC-NG为代表，分别含有5%的铼和4%的铼；第五代单晶合金以日本TMS-162为代表，含铼6%。

增加使用铼意味着涡轮冶金的两大进步：提高镍基高温合金的性能和生产更优异的单晶叶片合金。

这两种技术都允许涡轮机（尤其是高压涡轮机）在更高的温度下运行。这样，设计者就可以通过增加涡轮压力来提高运行效率；或者发动机可以加速燃料的燃烧，从而产生更大的推力。