中國太空站首次研發特殊鈮合金 徹底改變航空航太技術

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中國的天宮太空站3年多以來持續開展一項幾乎不可能完成的實驗，並利用實驗數據首次製造出符合工業應用嚴格要求的鈮合金，這項突破可能將徹底改變航空航太技術，並且讓中國在軍事和高端製造業領域佔據巨大優勢。


《觀察者網》引述港媒《南華早報》報導稱，這項看似不可能完成的實驗是以雷射照射懸浮在真空室中的合金顆粒，經過仔細觀察並記錄這些顆粒在冷卻過程中發生的細微變化，再由地球上的中國科學家利用這些實驗數據，首次成功製造出符合工業應用嚴格要求的鈮合金。這項實驗進行了很長時間，設備和樣品已經更換了3次。若借此研究成果大規模生產鈮合金，那麼中國將在軍事和高端製造業領域佔據巨大優勢。

研究人員認為稀有金屬鈮可能是航空航天業革命的關鍵。（圖／Wikipedia)
研究人員認為稀有金屬鈮可能是航空航天業革命的關鍵。（圖／Wikipedia)
報導說，當年美國曾以「沃爾夫條款」（Wolf Amendment）禁止中美兩國航太合作，並將中國排除在國際太空站之外，如今中國堅持獨立自主，在太空站領域「殺出一條血路」，這同時也證明了一個國家擁有自己的太空站是多麼的重要。

報導指出，由鈮合金製成的渦扇發動機葉片能夠承受超過1700攝氏度的高溫，它比目前常用的鎳或鈦合金更輕，高溫下的抗壓強度高達3倍，而用這種材料製成的發動機能夠達到現有技術無法實現的速度和運行效率。但由於鈮合金的高強度晶體的生長非常緩慢，無法大規模生產。而這些難題已經被中國科學院院士、西北工業大學物理科學與技術學院教授魏炳波領導的團隊解決，該團隊採用了一種新的快速冷卻方法，實現了高品質鈮矽晶體近9釐米/秒的生產速度。此外，通過添加微量的鉿，使合金的室溫強度提高了3倍多，滿足了發動機裝配線的要求。

中國目前是鈮的最大消費國，主要用於製造高性能鋼材。中國自身的鈮儲量僅占世界總量的不到1%，而同為金磚國家的巴西生產了世界上近90%的鈮，這個南美國家也是中國主要的礦石供應國之一。

一位來自北京、未參與這項研究的材料科學家認為，「很難想像一個團隊能夠獲得如此多的資源，並堅持這麼長時間在太空中進行如此具有挑戰性的實驗。」如此大規模生產鈮合金將使中國在軍事和高端製造業領域佔據巨大優勢，「這是上天賜予的禮物」。

美國《福克斯新聞網》指出，面對中國的競爭，美國推進太空站商業化，準備讓國際太空站脫離軌道，並讓美國企業開發的太空站取而代之。但人們擔心這一想法會步美國太空梭計畫的後塵，不斷出現延誤，屆時中國或將成為全球唯一擁有太空站的國家。

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“这项实验进行了很长时间，设备和样品已经更换了三次，但这一切都是值得的，因为终于开花结果。”

据香港《南华早报》1月7日报道，三年多以来，中国航天员一直在“天宫”空间站开展一项看似普通、但实际上却是“不可能完成”的实验——用激光照射悬浮在真空室中的合金颗粒，仔细观察这些颗粒，而后记录颗粒在冷却过程中发生的细微变化。利用在太空得出的实验数据，地球上的中国科学家现已首次成功制造出符合工业应用严格要求的铌合金，这一突破可能将彻底改变航空航天技术。

专家指出，如果能够借此研究成果大规模生产铌合金，那么中国将在军事和高端制造业领域占据巨大优势。想当年，美国搬出臭名昭著的“沃尔夫条款”禁止中美两国航天合作，将中国排除在国际空间站之外；而如今，中国坚持独立自主，在空间站领域“杀出一条血路”。

这位专家目睹此情此景感叹——这证明了一个国家拥有自己的空间站是多么的重要。


2023年11月28日，中国载人航天工程(14.440, -0.53, -3.54%)首次对外发布由神舟十六号乘组返回地面前手持高清相机，通过飞船绕飞拍摄的空间站组合体全景照片。 新华社发（中国载人航天工程办公室供图）

据报道，由铌合金制成的涡扇发动机叶片能够承受超过1700摄氏度的高温，这种材料比目前常用的镍或钛合金更轻，且在高温下的抗压强度是它们的三倍。因此，用这种材料制成的发动机能够达到现有技术无法实现的速度和运行效率。

然而，铌合金存在两大主要缺陷，阻碍了其大规模生产：其高强度晶体的生长非常缓慢，需要近1600摄氏度下长达100小时才能完成，而且由此得到的样品在室温下极脆，无法满足发动机制造工厂的要求。

不过，这些难题现在都已经被中国科学院院士、西北工业大学物理科学与技术学院教授魏炳波领导的团队解决。该团队采用了一种新的快速冷却方法，实现了高质量铌硅晶体近9厘米/秒的生产速度。此外，通过添加微量的铪，使合金的室温强度提高了三倍多，满足了发动机装配线的要求。

“提高断裂韧性对于铌硅基合金的工业应用至关重要。”去年12月27日，魏炳波及其同事在发表于中国物理学会主办的《物理学报》上的一篇同行评审论文中写道。

铌是一种稀有金属，中国目前是铌的最大消费国，主要用于制造高性能钢材。中国自身的铌储量仅占世界总量的不到1%，而同为金砖国家的巴西生产了世界上近90%的铌，这个南美国家也是中国主要的矿石供应国之一。

《南华早报》指出，此前，西北工业大学因其在高超音速飞行器等尖端技术方面的研发实力雄厚，竟遭受到美国的严厉制裁，甚至还遭到美国国家安全局（NSA）的网络攻击。不过，中方也加大了对这所大学的支持力度。自2021年以来，魏炳波团队获许在中国的空间站进行实验科研。

研究人员认为，稀有金属铌可能是航空航天业革命的关键 资料图研究人员认为，稀有金属铌可能是航空航天业革命的关键 资料图
正是得益于微重力环境，中国科学家观察到了一些前所未有的现象，包括合金快速凝固过程中产生的独特缩孔结构，以及与以往地面实验相比完全不同的晶体生长模式。这些基础科学发现，帮助魏炳波团队更深入地理解了铌合金的物理本质，从而推动了更实用、更高效制备方法的开发。

“这是上天赐予的礼物。”一位来自北京、未参与这项研究的材料科学家认为：“很难想象一个团队能够获得如此多的资源，并坚持这么长时间在太空中进行如此具有挑战性的实验。如果未来能够大规模生产铌合金，那么这将使中国在军事和高端制造业领域占据巨大优势。”

他还发出这样的感叹：“这证明了一个国家拥有自己的空间站是多么的重要。”

《南华早报》介绍称，国际空间站比中国的“天宫”更大，禁止开展与军事有关的研究，并要求成员国分享研究成果。多年以前，中国也曾申请加入国际空间站。

然而，美俄日等16个国家在1998年联合建设国际空间站项目时，就曾对中国祭出“太空封杀令”，以政治、资金、技术等方面缘由，将中国排除在国际空间站项目之外。2011年，美国又通过了旨在禁止中美两国航天合作的“沃尔夫条款”（由当时的美国众议员弗兰克·鲁道夫·沃尔夫提出，Frank Rudolph Wolf），以所谓“存在间谍风险”为理由，封死了中国参与国际空间站合作的道路。

面对美国的“太空封杀令”，中国坚持独立自主，在空间站领域“杀出一条血路”。众所周知，多年以后，被称为“天宫”的中国空间站，是我国建成的国家级太空实验室，这一完全自建的空间站，给我国带来了许多好处和便利。

如今，中国空间站正在太空遨游。国际空间站已垂垂老矣，面临老化、漏气等各种安全隐患。

美国福克斯新闻网去年12月31日称，面对中国的竞争，美国推进空间站商业化，准备让国际空间站脱离轨道，并让美国企业开发的空间站取而代之。但人们担心这一想法会步美国航天飞机计划的后尘，不断出现延误，届时中国或将成为全球唯一拥有空间站的国家。

Mr.Bean

这是中国靠自己的实力独立建造的!

Mr.Bean

昨天看央视新闻说嫦娥七号明年(2026年)发射, 中国科学家会利用某种科技让旗帜在月球上飘动, 如果顺利实施的话这将是人类第一面在月球上飘动的旗。

央视是不是在暗示说美国阿波罗登月时飘动的美国国旗不算, 因为那是假的?

dalap

Mr.Bean 发表于 8-1-2025 12:59 PM
昨天看央视新闻说嫦娥七号明年(2026年)发射, 中国科学家会利用某种科技让旗帜在月球上飘动, 如果顺利实施的 ...

这是大家心照不宣的事实