地質運動與天體撞擊，使地球蘊藏了豐富的金屬。人類對金屬的發現與使用，具有劃時代的意義：從石器時代到青銅時代、再到鐵器時代，生産力翻了好幾番，而人類進入工業時代後，金屬就像元素周期表上那樣迎來了大爆發式的應用。這其中能支撐人類開啟宇航時代的，則離不開锂、铍、钛這三種輕且堅韌的金屬元素，那麼這三種金屬有何屬性優勢，能夠開啟人類飛天時代的呢？

能支撐人類開啟宇航時代的，則離不開锂、铍、钛這三種輕且堅韌的金屬元素。

锂：“稀有金屬”并不稀有

首先拿锂來說，金屬锂為一種銀白色的輕金屬，熔點為180.54°C，沸點1342°C，硬度0.6，質較軟，可用刀切割，其密度為0.534克/厘米³，比所有的油和液态烴都小，是最輕的金屬，故應存放于固體石蠟或者白凡士林中(在液體石蠟中锂也會浮起)。锂與其它堿金屬不同，在室溫下與水反應比較慢，但卻能與惰性氣體氮氣反應生成黑色的一氮化三锂晶體；锂的弱酸鹽都難溶于水，卻可溶于液氨。

锂是已知元素（包括放射性元素）中金屬活動性最強的，可做鉛基合金與鎂、鋁可以形成極硬的低密度合金。

锂是已知元素（包括放射性元素）中金屬活動性最強的，其揮發性鹽的火焰呈深紅色，可用此來鑒定锂。至于锂的用途，由于它很容易與氧、氮、硫等化合，在冶金工業中用作脫氧劑；還可做鉛基合金與鎂、鋁可以形成極硬的低密度合金，具有“硬、輕、抗腐蝕”的特點，被用于宇宙航天器零件的制造；還有锂優異的核性能，在原子能工業中有重要用途，被稱為“高能金屬”。

用锂電池發電來開動汽車，行車費隻有普通汽油發動機車的1/3。

當然最為人熟知的便是锂電池，它以開路電壓高，比能量高，工作溫度範圍寬，放電平衡，自放電子等優點，已被廣泛應用于各種領域，是很有前途的動力電池。用锂電池發電來開動汽車，行車費隻有普通汽油發動機車的1/3。由锂制取氚，用來發動原子電池組，中間不需要充電，可連續工作20年。要解決汽車的用油危機和排氣污染，重要途徑之一就是發展像锂電池這樣的新型電池。

已知含锂的礦物有150多種，其中主要有锂輝石、锂雲母、透锂長石及磷鋁石礦等。

至于锂的自然儲量，雖然号稱“稀有金屬”，但它在地殼中的含量不算“稀有”，地殼中約有0.0065%的锂，其豐度居第二十七位，已知含锂的礦物有150多種，其中主要有锂輝石、锂雲母、透锂長石及磷鋁石礦等，儲量約為1100萬噸，可開采儲量410萬噸。據統計，2004年世界锂開采量為20200噸，其中智利開采7990噸，澳大利亞3930噸，中國2630噸，俄羅斯2200噸，阿根廷1970噸。

另外海水中锂的總儲量達2600億噸，但可惜濃度太小，難以提煉，其他含有豐富锂資源的便是鹽湖。一提起鹽湖，大家總會聯想到苦澀的鹵水。實際上，鹽湖的湖水礦化度相當大，它比海水更苦更澀，有的甚至都沒有水，直接形成了幹鹽灘。鹽湖中儲存有一百多種鹽類礦物，包括石鹽、石膏、天然堿等常見鹽類礦物，以及硼、锂、溴、铷、锶、鋇、鈾等價值很高的稀有鹽類，是散落在大地上的小型“聚寶盆”。

鹽湖中儲存有一百多種鹽類礦物，包括鹽類礦物，以及硼、锂、溴、铷、锶、鋇、鈾等價值很高的稀有鹽類。

位于西藏自治區日喀則市仲巴縣隆格爾區仁多鄉境内的紮布耶茶卡，是世界第三大、亞洲第一大锂礦鹽湖。

比如紮布耶茶卡（藏語中，“湖”被稱為“錯”，“茶卡”即鹽池）就是一個富含锂的鹽湖，位于西藏自治區日喀則市仲巴縣隆格爾區仁多鄉境内，是世界第三大、亞洲第一大锂礦鹽湖，已探明的锂儲量為184.10萬噸，其锂的品味位居世界第二位（鹵水含锂濃度僅次于智利阿塔卡瑪鹽湖），中國第一位，是富含锂、硼、鉀固、液并存的特種綜合性大型鹽湖礦床。

紮布耶茶卡已探明的锂儲量為184.10萬噸，其锂的品味位居世界第二位。

紮布耶茶卡具有世界獨一無二的天然碳酸锂固體資源和高锂貧鎂、富碳酸锂的特點

紮布耶茶卡具有世界獨一無二的天然碳酸锂固體資源和高锂貧鎂、富碳酸锂的特點，鹵水已接近或達到碳酸锂的飽和點，易于形成不同形式的天然碳酸锂的沉積，因而具有比世界同類鹽湖更優的資源，被我國鹽湖專家鄭綿平院士評價為“用鬥量金的金湖”。實際上，紮布耶茶卡已經用于工業開發，并不對外開放，知道它的本地人都極少。目前紮布耶锂精礦的年産能為5000噸左右。2019年中報報告期公司生産工業級碳酸锂473.30噸、氫氧化锂581.284噸、電池級碳酸锂78.03噸。

柴達木盆地的東、西台吉乃爾湖、一裡坪湖、大柴旦湖4個鹽湖的锂資源就占到了中國鹽湖锂資源總量的63%。

青海的柴達木盆地，這裡四分之一的面積由幹鹽灘和鹽湖覆蓋。

當然除了紮布耶茶卡這些西藏的高原鹽湖，還有青海的柴達木盆地，這裡四分之一的面積由幹鹽灘和鹽湖覆蓋，而東、西台吉乃爾湖、一裡坪湖、大柴旦湖4個鹽湖的锂資源就占到了中國鹽湖锂資源總量的63%。當前青海省正在大力推動千億規模的锂電産業，加上鉀、硼等資源的綜合利用...。格外一提的是2018年中國國家天文台依托郭守敬望遠鏡發現一顆锂元素含量約是同類天體的3000倍，絕對锂豐度高達4.51的恒星，這是人類已知锂元素豐度最高的恒星。

大柴旦湖又名大柴達木湖，在第四紀時期與小柴旦湖屬同一大湖，後因氣候變幹，湖泊退縮，演變為獨立湖泊。

大柴旦湖屬于硫酸鎂亞型鹽湖，湖水中硼、锂含量較高，是我國富硼鹽湖之一。

铍：酸堿兩性硬金屬

铍（Beryllium）是第二周期第二主族元素，原子序數為4，元素符号Be，是一種灰白色的堿土金屬，屬六方晶系，不但硬度比同族金屬高，不像鈣、锶、鋇可以用刀子切割，而且有延展性。另外铍與锂一樣，在空氣中能夠形成緻密的保護性氧化層，故在空氣中即使紅熱時也很穩定，不溶于冷水，微溶于熱水，而同族的其它金屬如鎂、鈣、锶、鋇均易與水反應。

铍是最輕的金屬之一，主要以铍銅合金和铍金屬的形式廣泛用于航空、航天和核反應堆。

美國是世界上最大的铍生産國，占總産量的65%；同時，也是最大的铍消費國，占世界消費總量的66%以上。

铍既能溶于酸也能溶于堿液，屬于兩性金屬，不過铍及其化合物都有劇毒。至于用途铍主要用于原子能反應堆材料，宇航工程材料，各種合金，X射線透射窗等。比如“硬、輕、耐熱”的铍鋁合金具有很低的熱膨脹系數，可以在溫度變化劇烈的環境中用作精密零件。

AH-64阿帕奇以其卓越的性能、優異的實戰表現，自誕生之日起，一直是世界上武裝直升機綜合排行榜第一名。

AH-64武裝直升機現已被世界上13個國家和地區使用，包括日本、中國台灣和以色列。

铍鋁合金按铍含量可分為鋁基合金和铍基合金：前者铍含量在5％以下，用作冶金添加劑；後者铍含量在60％以上，用作結構材料，像人造衛星、太空望遠鏡上的照相機，以及天線、光學元件的固定構件等。像美國阿帕奇武裝直升機上就有58個铍鋁合金部件，用來組成精密的電子光學偵測系統。

目前已知的含铍礦物有30多種，其中僅綠柱石、羟矽铍石、矽铍石具有工業價值。

花崗偉晶岩型铍礦床仍是铍的主要來源，占铍總儲量的82.3%，其餘産自接觸交代型铍礦床（占7.4%）。

目前已知的含铍礦物有30多種，其中僅綠柱石、羟矽铍石、矽铍石具有工業價值。綠柱石是一種铍鋁矽酸鹽，其通式為Be3Al2(SiO3)6，理論上含氧化铍近14%。實際上氧化铍含量一般為9~13%；世界铍金屬儲量44.1萬噸。其中，巴西14萬噸、印度6.4萬噸、俄羅斯5萬噸、中國5萬噸、阿根廷2.5萬噸、美國2.1萬噸。花崗偉晶岩型铍礦床仍是铍的主要來源，占铍總儲量的82.3%，其餘産自接觸交代型铍礦床（占7.4%）、火山熱液型铍礦床（占5.9%）、雲英岩型铍礦床及石英脈型铍礦床（占4.4%）。

新疆是中國礦産資源最豐富的地區，天然氣儲量第一、铍資源量第一、蛭石儲量第一。

圖為新疆和田縣大紅柳灘509道班西锂铍多金屬礦預查現場

在中國主要集中在新疆和江西，說起來新疆還真是個好地方，不僅有中國最大的沙漠、最大的冰川、最大的泥火山群…，還是中國礦産資源最豐富的地區，天然氣儲量第一、铍資源量第一、蛭石儲量第一…共有10種礦産儲量新疆位居全國第一。

钛是一種銀白色的過渡金屬，具有金屬光澤，有延展性，重量輕、強度高、機械強度大。

钛：天生的航天材料

钛在化學元素周期表中位于第4周期、第IVB族，化學符号Ti，原子序數22，是一種銀白色的過渡金屬，具有金屬光澤，有延展性。密度為4.506-4.516克/立方厘米（20℃），高于鋁而低于鐵、銅、鎳，所以其特點便是重量輕、強度高、機械強度大、耐濕氯氣腐蝕。其優良的抗腐蝕性能，不僅不受大氣和海水的影響，在常溫下，甚至不會被7%以下鹽酸、5%以下硫酸、硝酸、王水或稀堿溶液所腐蝕，也隻有在氫氟酸、濃鹽酸、濃硫酸中才可對它起作用。

钛的強度更是位居金屬之首，比起锂、铍來說，钛似乎沒那麼輕盈，但它的強度卻更勝一籌。

又輕、又韌、又耐高溫的钛合金可以說是天生的航天材料。圖為銳钛礦石。

此外，钛的強度更是位居金屬之首，比起锂、铍來說，钛似乎沒那麼輕盈，但它的強度卻更勝一籌：钛與鋼的強度相似，但重量僅為鋼的45％；钛比鋁重約60％，但钛的強度是鋁的二倍還多。新型的钛合金，不但可在600℃或更高的溫度下長期使用，在-100℃的低溫下，仍舊有很好的韌性而不發脆。所以這種又輕、又韌、又耐高溫的钛合金可以說是天生的航天材料。

飛機的飛行速度大幅提高的同時，飛機表面會加熱産生“熱障”，溫度甚至可達500℃。圖為F22

钛合金的性能足夠滿足超音速飛機對材料抗腐蝕性、韌性和耐熱性的全面要求。圖為殲20

因為當飛行從螺旋槳跨越到噴氣式，再到如今的超音速時代後，飛機的飛行速度大幅提高的同時，飛機表面會加熱産生“熱障”，溫度甚至可達500℃，此時飛機的材料性能便會大幅下降，從而使飛機結構強度與剛度降低，氣動外形發生破壞，甚至引起災難性的顫振。如果是用比較耐熱的鋁合金制造機翼，一旦超過200-300℃就會吃不消。而钛合金的性能足夠滿足超音速飛機對材料抗腐蝕性、韌性和耐熱性的全面要求。

不過钛與锂一樣，都被認為是一種稀有金屬，但不同的是，锂是因為在自然界的存在太過分散而難以提煉，而钛雖然分布也很分散，但難以提煉的最大難度卻是钛在高溫下極強的化合能力，很容易就會與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。所以在冶煉钛時，空氣和水是嚴格禁止接近的，甚至連冶金上常用的氧化鋁坩埚也禁止使用，因為钛會從氧化鋁裡奪取氧，通常隻能利用鎂與四氯化钛在惰性氣體—氦氣或氩氣中的相互作用，來提煉钛。

钛礦石主要有钛鐵礦及金紅石，廣布于地殼及岩石圈之中，由于钛金屬的重要性，1956年國家就把钛當作戰略金屬列入了12年發展規劃。目前寶雞钛材加工裝備、技術水平及生産能力均居全國第一，生産能力占全國的60%左右，市場份額占國内钛加工材市場85%，占世界産量的22%，承擔着中國90%以上高端钛材産品的生産任務，号稱中國钛谷。

新金屬材料更是支撐人類文明進步，走向下一個時代的重要動力之一。

如今世界材料産業的産值以每年約30%的速度增長，化工新材料、微電子、光電子、新能源成了研究最活躍、發展最快、最為投資者所看好的新材料領域。相比之下，新金屬材料更是支撐人類文明進步，走向下一個時代的重要動力之一。因為無論是創世史詩中的黃金時代、白銀時代，還是上古時期的青銅時代，亦或是古典時期的鐵器時代，無一不是人類在探求鑄造金屬的曆程中促使生産力飛越發展。

上期回顧：種子島現狀:世界最美麗的火箭發射基地,日本人征服太空的前哨基地

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