創(chuàng)作聲明：本文為虛構(gòu)創(chuàng)作，請(qǐng)勿與現(xiàn)實(shí)關(guān)聯(lián)

2003年早春，北京航空航天大學(xué)的一間會(huì)議室里，氣氛壓抑得讓人喘不過(guò)氣。

“叮鈴鈴——”
電話鈴聲突兀地響起，在寂靜的會(huì)議室里格外刺耳。

坐在會(huì)議桌旁的幾位專家和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)視一眼，心中涌起一股不祥的預(yù)感。

一位年輕的工作人員快步走過(guò)去，接起電話，聽(tīng)了幾句后，臉色瞬間變得煞白。

他捂住話筒，聲音顫抖地對(duì)坐在主位的領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)：“領(lǐng)導(dǎo)，是通用電氣公司采購(gòu)總監(jiān)的電話。”

領(lǐng)導(dǎo)眉頭緊鎖，接過(guò)電話，剛“喂”了一聲，電話那頭就傳來(lái)美國(guó)通用電氣公司采購(gòu)總監(jiān)冷漠的聲音：“很遺憾，由于技術(shù)出口管制的規(guī)定，我們無(wú)法再向貴方提供高溫合金材料?！?/strong>

領(lǐng)導(dǎo)握著電話的手微微一緊，聲音盡量保持平穩(wěn)：“這太突然了，我們之前合作一直很順利，能不能再商量商量？”

對(duì)方卻毫不留情：“這是規(guī)定，我們也沒(méi)有辦法。很抱歉?！?/strong>

說(shuō)完，便掛斷了電話。

01

領(lǐng)導(dǎo)緩緩放下電話，會(huì)議室里一片死寂，每個(gè)人的臉上都寫滿了擔(dān)憂和焦慮。

“這可怎么辦??？”一位專家打破了沉默，聲音里滿是焦急，“高溫合金可是航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的關(guān)鍵材料，沒(méi)有它，咱們的新一代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目可就……”

另一位專家重重地嘆了口氣：“是啊，沒(méi)有高溫合金，根本造不出先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。

沒(méi)有先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，咱們?cè)谔炜罩械能娛聝?yōu)勢(shì)就沒(méi)了，制空權(quán)都保不住?！?/p>

大家你一言我一語(yǔ)地討論著，氣氛愈發(fā)沉重。

其實(shí)這已經(jīng)不是美國(guó)第一次用技術(shù)和材料來(lái)限制中國(guó)的發(fā)展了。

從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始，美國(guó)就一直在暗中布局，悄悄編織著一張無(wú)形的大網(wǎng)。

這張網(wǎng)的核心，是一種比黃金還要稀有70倍的金屬——錸。

錸的元素符號(hào)是Re，全球儲(chǔ)量?jī)H有2650噸，而全世界的黃金儲(chǔ)量卻達(dá)到了19萬(wàn)噸，其稀缺程度可見(jiàn)一斑。

一位研究材料的專家皺著眉頭說(shuō)：“錸雖然儲(chǔ)量少，但在航空領(lǐng)域的作用可太大了。

在鎳基合金里加1%的錸，合金的耐溫能力就能從1100℃提升到1700℃，這600℃的提升，能讓發(fā)動(dòng)機(jī)性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，形成代際差距啊?！?/p>

領(lǐng)導(dǎo)點(diǎn)了點(diǎn)頭，憂心忡忡地說(shuō)：“美國(guó)人肯定清楚這金屬的厲害。從90年代起，他們就開(kāi)始在全球悄悄收購(gòu)錸礦資源了。”

果然在智利、哈薩克斯坦、亞美尼亞等有錸礦資源的國(guó)家，都出現(xiàn)了美國(guó)資本的身影。

表面上，這些投資是正常的商業(yè)活動(dòng)，可實(shí)際上美國(guó)是在為掌控全球錸資源做戰(zhàn)略布局。

到了21世紀(jì)初，美國(guó)已經(jīng)實(shí)際控制了全球90%的錸資源。

這時(shí)他們才向全世界公布錸合金技術(shù)，展示這項(xiàng)被譽(yù)為“材料皇冠上的明珠”的成果。

這個(gè)消息一傳開(kāi)，全球航空工業(yè)界都炸開(kāi)了鍋。

“美國(guó)人太過(guò)分了，這明顯是不公平競(jìng)爭(zhēng)，是降維打擊啊！”一位專家氣憤地說(shuō)。

“他們給出的條件太苛刻了，既不轉(zhuǎn)讓技術(shù)，只賣成品，價(jià)格還由他們定，供應(yīng)量也看他們心情，咱們根本沒(méi)有選擇的余地?！绷硪晃粚＜覠o(wú)奈地?fù)u頭。

歐洲的空客、俄羅斯的蘇霍伊、日本的三菱重工等全球航空領(lǐng)域的巨頭企業(yè)，在這種情況下，也只能受制于美國(guó)，瞬間淪為美國(guó)的“技術(shù)殖民地”。

想要制造先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，就得看美國(guó)的臉色。

中國(guó)自然也被這張大網(wǎng)籠罩著。

當(dāng)時(shí)中國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的耐溫能力只有800℃，和美國(guó)相比，整整落后了300℃。

這300℃的差距，意味著中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)在推重比、燃油效率、使用壽命等各個(gè)方面都全面落后。

“更糟糕的是，咱們還隨時(shí)可能被斷供?！币晃粚＜覒n心地說(shuō)，“今天美國(guó)可能供應(yīng)100公斤材料，明天說(shuō)不定就一點(diǎn)都沒(méi)有了。

這種被別人掌控關(guān)鍵資源的感覺(jué)，太難受了?！?/p>

其他專家也都紛紛點(diǎn)頭，臉上滿是擔(dān)憂。

無(wú)數(shù)中國(guó)航空科研人員為此憂心忡忡，常常整夜難以入眠。

然而，就在其他國(guó)家都在錸資源這條賽道上拼命追趕美國(guó)的時(shí)候，在中國(guó)科學(xué)院的一間辦公室里，一位年輕的科研人員皺著眉頭，在紙上寫寫畫畫，突然他眼睛一亮，對(duì)旁邊的同事說(shuō)：“我有個(gè)大膽的想法，咱們能不能不局限于錸資源，找找其他的解決辦法？”

同事疑惑地看著他：“其他辦法？能有什么辦法？”

年輕科研人員興奮地說(shuō)：“咱們可以嘗試從材料研發(fā)的角度入手，說(shuō)不定能找到替代材料或者新的合金配方，擺脫對(duì)錸的依賴?！?/p>

同事聽(tīng)了，若有所思地點(diǎn)點(diǎn)頭：“這倒是個(gè)思路，不過(guò)這肯定很難，需要大量的實(shí)驗(yàn)和研究。”

年輕科研人員堅(jiān)定地說(shuō)：“再難也得試試，咱們不能一直被美國(guó)牽著鼻子走?！?/p>

就這樣，一個(gè)大膽而充滿挑戰(zhàn)的想法，在中國(guó)科學(xué)院的這間辦公室里慢慢醞釀開(kāi)來(lái)。

02

2004 年，一場(chǎng)項(xiàng)目評(píng)審會(huì)在嚴(yán)肅的氛圍中展開(kāi)。

當(dāng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提出要用鈮金屬替代錸金屬時(shí)，原本安靜的會(huì)議室瞬間像炸開(kāi)了鍋，反對(duì)的聲音此起彼伏。

一位頭發(fā)有些花白的老專家皺著眉頭，率先發(fā)問(wèn)：“鈮的熔點(diǎn)高達(dá) 2468℃，比鐵的熔點(diǎn)還要高出 500℃呢。

這么高的溫度，咱們現(xiàn)有的冶煉設(shè)備和技術(shù)，該怎么進(jìn)行冶煉??？這不是給自己出難題嘛?！?/p>

另一位年輕的科研人員也跟著附和：“全世界都沒(méi)有使用高鈮合金的先例，咱們這么做，完全就是不切實(shí)際的想法啊。萬(wàn)一失敗了，那可怎么辦？”

還有一位中年工程師滿臉擔(dān)憂地說(shuō)：“美國(guó)人研究錸都花了幾十年時(shí)間，投入了大量的人力、物力和財(cái)力。

咱們憑什么認(rèn)為自己就能搞定鈮？這風(fēng)險(xiǎn)太大了。”

面對(duì)這些質(zhì)疑，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人深吸一口氣，眼神堅(jiān)定地回答道：“因?yàn)槲覀儎e無(wú)選擇。航空材料領(lǐng)域一直是我們的短板，如果我們不嘗試新的突破，就只能永遠(yuǎn)跟在別人后面?！?/p>

這個(gè)看似冒險(xiǎn)的選擇，背后其實(shí)有著科學(xué)的邏輯，它源于錢學(xué)森提出的系統(tǒng)工程理論。

錢學(xué)森認(rèn)為，想要在復(fù)雜的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)突破，不能僅僅依靠蠻干，而是要找到系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，運(yùn)用巧妙的方法實(shí)現(xiàn)“非對(duì)稱超越”。

項(xiàng)目組的一位成員私下里和同事討論：“美國(guó)選擇錸，是因?yàn)殄n資源稀缺，便于他們進(jìn)行壟斷控制。

咱們中國(guó)為什么一定要跟隨美國(guó)的腳步，按照他們制定的規(guī)則行事呢？

咱們完全可以嘗試重新制定游戲規(guī)則。”

鈮的儲(chǔ)量數(shù)據(jù)給了中國(guó)科研人員巨大的信心。

一位負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集和分析的科研人員興奮地對(duì)大家說(shuō)：“全球鈮儲(chǔ)量高達(dá) 1777 萬(wàn)噸，其中咱們中國(guó)獨(dú)占 420 萬(wàn)噸。

僅僅是內(nèi)蒙古白云鄂博的一個(gè)鈮礦，其儲(chǔ)量就足夠全球使用幾百年。這簡(jiǎn)直就是上天給咱們的機(jī)會(huì)啊?！?/p>

另一位專注于材料研究的科研人員也補(bǔ)充道：“更重要的是，從理論上來(lái)說(shuō)，鈮的潛力可能比錸還要巨大。

我經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，如果能夠?qū)⑩壴诤辖鹬械暮刻嵘?0%以上，合金的耐溫能力有望突破 2400℃。

這個(gè)溫度比美國(guó)的錸合金還要高出700℃呢。

一旦成功咱們中國(guó)將在航空材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)巨大的超越?！?/p>

然而從理論到現(xiàn)實(shí)，中間隔著一道幾乎難以跨越的巨大鴻溝。

一位經(jīng)驗(yàn)豐富的老工程師憂心忡忡地說(shuō)：“鈮金屬的特性比錸更加復(fù)雜和難以捉摸。

它極高的熔點(diǎn)達(dá)到2468℃，在那個(gè)年代，即使是最先進(jìn)的真空感應(yīng)爐，最高溫度也只能達(dá)到 2000℃，根本無(wú)法滿足冶煉需求。

而且鈮的化學(xué)活性非常強(qiáng)，一旦遇到氧氣就會(huì)劇烈燃燒。

此外，鈮與其他金屬如何融合也是一個(gè)難題，因?yàn)樵诖酥皼](méi)有任何相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

最關(guān)鍵的是，全世界都沒(méi)有關(guān)于高鈮合金的理論基礎(chǔ)。

以往傳統(tǒng)的固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化等理論，在研究鈮合金時(shí)都不再適用。

咱們面臨的是一項(xiàng)幾乎從零開(kāi)始的艱巨任務(wù)啊。”

盡管困難重重，但2005 年，這個(gè)充滿挑戰(zhàn)的項(xiàng)目還是正式啟動(dòng)了。

參與項(xiàng)目的單位有十幾家，科研人員多達(dá)上千名，國(guó)家更是投入了100 億元的研發(fā)資金。

一位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人感慨地說(shuō)：“這無(wú)疑是一場(chǎng)史無(wú)前例的豪賭，賭注就是中國(guó)航空工業(yè)的未來(lái)。咱們只能成功，不能失敗。”

第一次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，讓所有人都陷入了沉默。

實(shí)驗(yàn)爐內(nèi)，熔化的鈮合金液體像洶涌的波濤一樣翻滾。

當(dāng)溫度降低到1500℃時(shí)，液體瞬間凝固，變成了一塊灰撲撲的金屬錠。

一位年輕的研究人員興奮地喊道：“成功了，凝固了！”

然而，當(dāng)研究人員小心翼翼地取出樣品時(shí)，輕輕一碰，整塊合金就像脆弱的餅干一樣碎成了小塊。

一位經(jīng)驗(yàn)豐富的老師傅皺著眉頭說(shuō)：“脆性，這成了鈮合金面臨的第一個(gè)巨大難題。

在室溫下，它的斷裂韌性不足10 MPa?m1/2，甚至比玻璃還要脆弱。

這樣的材料，根本無(wú)法滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的制造要求，就連用來(lái)制作廚房刀具都不合格。”

在接下來(lái)的日子里，科研人員仿佛陷入了一場(chǎng)噩夢(mèng)。

每一次實(shí)驗(yàn)，幾乎都以失敗告終。一位參與實(shí)驗(yàn)的科研人員無(wú)奈地說(shuō)：“不是材料太脆容易斷裂，就是強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)；

不是抗氧化性能差，就是在高溫下變形嚴(yán)重。”

項(xiàng)目組辦公室里，記錄失敗實(shí)驗(yàn)的資料越堆越高。

一位負(fù)責(zé)整理資料的文員看著堆積如山的資料，嘆了口氣說(shuō)：“一年、兩年、三年……失敗的次數(shù)早已超過(guò)了一千次。咱們什么時(shí)候才能成功啊？”

外界對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)疑聲越來(lái)越大，項(xiàng)目組內(nèi)部也出現(xiàn)了越來(lái)越多的分歧。

一位想要放棄的科研人員對(duì)堅(jiān)持的同事說(shuō)：“咱們這么堅(jiān)持下去，真的有意義嗎？說(shuō)不定根本就沒(méi)有成功的可能?！?/p>

而堅(jiān)持的同事則堅(jiān)定地回答：“我們不能輕易放棄，只要還有一絲希望，就要繼續(xù)努力?！?/p>

03

2008 年汶川地震發(fā)生后，國(guó)家財(cái)政面臨巨大壓力，項(xiàng)目資金一度差點(diǎn)中斷。

那段艱難的時(shí)期，項(xiàng)目組里不少人都收到了其他單位發(fā)來(lái)的邀請(qǐng)。

一位收到邀請(qǐng)的科研人員心里有些動(dòng)搖，他對(duì)同事說(shuō)：“現(xiàn)在項(xiàng)目資金這么緊張，也不知道什么時(shí)候能成功。

其他單位給我發(fā)了邀請(qǐng)，待遇還不錯(cuò)，我在考慮要不要去。”

同事勸他：“咱們都堅(jiān)持了這么久，現(xiàn)在放棄太可惜了。

再堅(jiān)持一下，說(shuō)不定就成功了呢?！?/p>

但這位科研人員還是有些猶豫。

最終有人開(kāi)始動(dòng)搖，有人選擇離開(kāi)，但更多的人還是堅(jiān)守在了自己的崗位上。

一位堅(jiān)守的科研人員堅(jiān)定地說(shuō)：“我不能在這個(gè)時(shí)候離開(kāi)，我要和大家一起堅(jiān)持到最后?！?/p>

從2000 年到 2018 年，整整 18 年的技術(shù)攻關(guān)歷程，堪稱一部充滿血淚的奮斗史。

第一個(gè)需要攻克的難關(guān)是熔煉。

鈮的超高熔點(diǎn)遠(yuǎn)超普通設(shè)備的承受極限。

項(xiàng)目組的一位工程師無(wú)奈地說(shuō)：“感應(yīng)爐無(wú)法達(dá)到所需的高溫，電弧爐難以控制內(nèi)部氣氛，電子束爐則能耗巨大。咱們到底該怎么辦?。俊?/p>

經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)和摸索，團(tuán)隊(duì)最終選擇了“電子束 - 電弧雙聯(lián)工藝”。

一位參與工藝研發(fā)的科研人員興奮地說(shuō)：“先利用電子束爐熔化原料，再通過(guò)電弧爐進(jìn)行精煉成型。這套工藝雖然復(fù)雜，但說(shuō)不定能成功?！?/p>

這套工藝的復(fù)雜程度，比普通的煉鋼工藝要復(fù)雜百倍。

科研人員們?nèi)找箠^戰(zhàn)，不斷調(diào)整參數(shù)，只為了能讓熔煉過(guò)程順利進(jìn)行。

第二個(gè)難題是成型。

鈮合金在高溫下的變形抗力大得超乎想象，傳統(tǒng)的普通熱鍛工藝根本無(wú)法讓它成型。

一位負(fù)責(zé)成型的科研人員苦惱地說(shuō)：“在擠壓過(guò)程中，材料經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)裂的情況，廢品率高達(dá) 85%。

這樣下去，咱們什么時(shí)候才能做出合格的樣品?。俊?/p>

轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2012 年。

項(xiàng)目組在一次偶然的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在鈮合金中微量添加鉿元素，能夠顯著改善材料的韌性。

一位負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的科研人員激動(dòng)地喊道：“原來(lái)，鉿會(huì)在晶界處形成細(xì)小的碳化物顆粒，這些顆粒就像無(wú)數(shù)個(gè)小釘子，將晶界牢牢固定住，有效防止了裂紋的擴(kuò)展。

僅僅添加0.1%的鉿，就讓材料在室溫下的韌性提升了 300%！”

這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓整個(gè)項(xiàng)目組都興奮不已。

一位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人激動(dòng)地說(shuō)：“咱們這么多年的努力終于有了回報(bào)，繼續(xù)加油，一定能成功。”

然而第三個(gè)挑戰(zhàn)更加棘手——抗氧化。

純鈮在600℃時(shí)就會(huì)開(kāi)始劇烈氧化，表面會(huì)形成一層疏松的氧化皮。

這層氧化皮不僅影響材料的外觀，更會(huì)嚴(yán)重降低材料的性能。

為了研發(fā)出有效的抗氧化涂層，團(tuán)隊(duì)耗費(fèi)了整整8 年時(shí)間。

一位負(fù)責(zé)涂層研發(fā)的科研人員無(wú)奈地說(shuō)：“咱們嘗試了硅化物涂層、鋁化物涂層、多元陶瓷涂層等多種材料，但每種涂層都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

硅化物涂層抗氧化性能較好，但熱膨脹系數(shù)與鈮合金不匹配；

鋁化物涂層結(jié)合力強(qiáng)，但高溫穩(wěn)定性較差。咱們到底該選擇哪種涂層呢？”

就在所有人都快要陷入絕望的時(shí)候，2018 年的一個(gè)偶然機(jī)會(huì)改變了整個(gè)項(xiàng)目的命運(yùn)。

當(dāng)時(shí)天宮空間站需要進(jìn)行材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)，項(xiàng)目組抱著試一試的心態(tài)，將幾個(gè)鈮合金樣品送上了太空。

一位參與樣品準(zhǔn)備的科研人員說(shuō)：“咱們就把這當(dāng)成一次嘗試，說(shuō)不定能有意外收獲呢?！?/p>

2018 年 10 月的一個(gè)深夜，當(dāng)空間站傳回第一批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，值班的技術(shù)員簡(jiǎn)直不敢相信自己的眼睛，他揉了揉眼睛，懷疑自己是不是看錯(cuò)了。

“耐溫能力 2410℃？這不可能！”他立刻叫醒了項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人匆匆趕到數(shù)據(jù)分析室，看到屏幕上顯示的數(shù)據(jù)時(shí)，也忍不住倒吸了一口涼氣。

他對(duì)大家說(shuō)：“這些性能參數(shù)，完全顛覆了咱們 18 年來(lái)的認(rèn)知。

咱們這么多年的努力終于沒(méi)有白費(fèi)?！?/p>

但更令人震撼的發(fā)現(xiàn)還在后面，當(dāng)宇航員拍攝的樣品照片傳回地面時(shí)，整個(gè)項(xiàng)目組都沸騰了……