「中国人是怎么破解F22材料配方的?」
一位德国军工专家盯着电脑屏幕上的数据,手指微微颤抖。
「不可能……这些稀土采购量的变化,竟然和F22的生产周期完全吻合。」
2011年歼20首飞后,这样的质疑声从世界各地传来。
「德国之声」第一个跳了出来,直接点名中国在南联盟战争中捡到了美军F117和战斧导弹的残骸。
他们声称中国就是靠着这些「战利品」搞出了隐身涂层和巡航导弹技术,还给歼20起了个绰号——「中美混血战机」。
「美国之音」也不甘示弱,从角落里冒出来指控中国利用稀土垄断地位,成功窃取了F22战机的核心材料配方。
这种指控听起来像天方夜谭,但还真有先例可循。
1991年海湾战争期间,美军M1A2坦克在沙漠中横冲直撞,伊拉克的T-72坦克根本不是对手。
战场上出现了诡异的一幕:美军坦克总能抢先开火,T-72还没搞清楚敌人在哪就已经变成废铁。
原因很简单——美军M1A2的激光测距仪能锁定4000米外的目标,而T-72上的苏联货只能看到2000米。
这玩意儿可不是普通装备。
激光测距仪堪称第三代主战坦克的「眼睛」,能精确计算敌我距离,确保一炮命中要害。
整套系统造价昂贵,精密程度堪比航天设备。
美军装备性能为啥能甩苏联一大截?
关键就在稀土金属钇元素。
这种材料是高端光学器件的必需品,没有它就别想造出顶级的激光测距设备。
战后各国军工企业都想搞明白美军的秘密。
美国人自然严防死守,技术封锁得滴水不漏。
德国有家公司够聪明,没有去硬碰硬破解技术,而是想办法搞到了美国激光技术公司的采购清单。
这一看不得了,稀土钇元素的采购量暴露了一切。
德国人立刻组织攻关小组,方向明确后仅用半年就造出了同等性能的产品。
美国人气得够呛。
从此以后,相关技术管控更加严格,生产流程全封闭,连苍蝇都飞不进去。
既然美国防得这么严,我们又是怎么做到的呢?
答案要从中国稀土产业的血泪史说起,因为这段历史和我们破解F22材料密切相关。
稀土被称为「工业维生素」,广泛应用于军工、冶金、石化、陶瓷、新材料等关键领域。
没有稀土,人类科技水平将倒退几十年。
电视屏幕、电脑硬盘、光纤电缆、数码相机、医疗影像设备统统造不出来。
航天发射、卫星通信、全球炼油系统也会全面瘫痪。
正因为稀土如此重要,1990年美国国会直接下令封存国内所有稀土矿山,转而大量进口中国稀土囤积起来。
日本的做法更绝。
他们用货轮从上海运稀土矿,直接倾倒在南鸟岛附近的海底,准备留给子孙后代使用。
日本资源匮乏,这么干还能理解。
美国就过分了——国内探明储量1300万吨,全球排第二,结果还要薅中国羊毛。
全球稀土储量排名,俄罗斯1900万吨第三,澳大利亚500万吨第四。
中国稀土储量4400万吨,占全球四成,却供应了全世界90%以上的消耗量。
而且价格低得离谱。
全球导弹制导系统之所以能精确拦截目标,关键在于钐钴磁体和钕铁硼磁体,这些全是稀土制品。
一枚导弹大约需要3公斤稀土材料。
当时中国稀土的价格——氧化镧、氧化钐、氧化铈等产品都不到2万元一吨。
算下来每公斤才10多块钱,比同期猪肉还便宜。
这可是稀土啊!
对全球高科技产品起着关键作用的战略资源,结果卖出了白菜价。
既然稀土这么重要,为什么要贱卖呢?
当年的情况,我们真的没有选择。
关键原因有两个。
第一,没技术。
那时候的中国就像现在大部分阿拉伯国家一样,有丰富的石油却没有炼化技术,只能卖原油,反过来还要高价进口成品油。
第二,没钱。
1952年我国外汇储备只有1.39亿美元,1978年也才1.67亿美元。
改革开放后情况稍有好转,1985年外汇储备达到26.4亿美元。
这26.4亿里,沙特阿拉伯一家就贡献了10亿。
1984年沙特和伊朗、伊拉克因为教派问题关系紧张,急需购买战略武器自保。
这种「镇国神器」一般国家没有,有的也不轻易出售。
中国有意和沙特交好,同意出售「东风-3」导弹。
沙特高兴坏了,立刻下单购买一批导弹,包括部署和人员培训费用。
这是中国第一次导弹出口,相关人员毫无经验,按人民币报价35亿,忘了标注货币单位。
财大气粗的沙特以为是美元,直接汇来10亿美元预付款,把我们都吓懵了。
这笔交易至今仍是中国最大的单项军火出口。
当年能出口的东西除了稀土、石油、木材这些资源,真没别的拿得出手。
没外汇就没法进口,上世纪80年代前,苏联同意以物易货我们都要敲锣打鼓庆祝。
「中国制造」横扫全球那是2010年加入WTO以后的事了。
很长时间里,我们一边还外债——抗美援朝时从苏联买的武器装备并非全部免费,一边高价购买国外设备。
比如盾构机,一台7亿美元,爱买不买,今天不下单明天就涨价20%。
全球就这一家,完全是垄断定价。
为了基建发展,我们只能咬牙,一边贱卖稀土换外汇,一边高价买西方设备。
当时选择贱卖稀土没有错,因为别无选择。
稀土是那个年代中国唯一能换取美元的硬通货之一。
遭受不公平待遇的不只是稀土。
为了经济发展,我们砍伐大量原始森林,几十年上百年的老树做成一次性筷子出口日韩,换取微薄外汇。
代价是漫天沙尘暴和土地荒漠化。
日韩用完这些筷子后,回收做成宣纸卫生纸反卖给中国,吃干抹净还要赚我们钱。
这就是当时落后的无奈。
尊严只在剑锋之上,真理只在大炮射程之内。
宇宙本质是交换,若要取之必先与之。
中国有句老话——莫欺少年穷。
这些代价最终推动了中国经济快速发展,作用不可小觑。
现在我们不再出口木材,反而从日本进口,角色彻底颠倒了。
我们必须掌握稀土提炼技术,不能守着金山要饭。
有识之士纷纷上书相关部门,核心观点就一句话——见兔而顾犬,未为晚也。
稀土矿比伴生矿还复杂,多种化学性质相近的元素混在一起,需要一种一种分离出来。
西方对稀土提炼技术完全封锁,我们连方向都摸不着。
唯一确定的是稀土提炼涉及物理和化学。
这不是废话嘛,哪个工业生产不涉及物理化学。
既然方向定了,那就找精通物理化学的综合型人才。
很快一个人进入相关部门视野——徐光宪,搞过技术物理,研究过化学自然辩证法。
简历不错,可以用。
问题是人在哪?
一打听才知道,徐光宪因为有海外学习工作经历,被认为受过「资本主义腐朽文化侵蚀」,早就发配到江西农场劳改去了。
1972年,徐光宪临危受命,从劳改农场调回化学研究所。
徐光宪接手后大量查阅国外资料,发现外国用的是分离法——用离心机把不同物质分开。
这种方法成本高、耗时长、产量低。
徐光宪另辟蹊径,通过化学键理论、配位化学、萃取化学论证,提出萃取法分离稀土。
萃取法主要靠化学手段,利用溶质在不同溶剂中溶解度不同的特点,用一种溶剂把目标物质从另一种溶剂中提取出来。
比如用四氯化碳从碘水中萃取碘元素,这就是萃取原理。
稀土是多种元素共存,为提高制造效率,徐光宪创造性提出串联萃取——同时提取多种元素。
这种方式最大难点是确保各种溶剂互不干扰。
光是验证串联萃取工艺的可行性,徐光宪就花了整整三年。
也正是这三年,让中国稀土提炼看到了曙光。
把串联萃取理论变成现实,徐光宪又整整熬了13年。
这13年里,每一个实验数据都要反复验证,每一道工艺流程都要精益求精。
1989年4月,国家计委终于批准徐光宪在北京大学建立稀土材料化学与应用国家重点实验室。
这标志着串联萃取理论真正走向实用。
技术突破了,可商业化还差得远。
那几年的窘境,真是让人憋屈得慌。
有了技术却没钱搞设备,工业基础薄弱,核心设备造不出来,进口又没外汇。
只能继续出口稀土原矿换钱,然后用这些钱买设备建生产线。
这就像一个死循环,想要跳出来太难了。
那个年代可没有风险投资这一说。
现在像红杉资本这些投资机构,看到这种高技术、高需求、高回报的项目,分分钟就会杀进来砸钱让你疯狂扩张抢市场。
然后坐等提价赚得盆满钵满。
资本确实血腥,确实逐利,但没有资本还真不行。
这种煎熬,我们整整忍了30年才彻底翻身。
2000年,中国稀土产业终于有了和国外巨头掰手腕的实力。
国家开始调控,国内稀土企业抱团整合,逐渐形成了几家实力强劲的稀土巨头。
2011年开始,中国每年的稀土专利申请量超过世界其他国家的总和。
2010年前后,中国开始对稀土出口实施管制。
说白了就是不能再贱卖了,该提价了。
那一年稀土价格暴涨124%。
氧化钕从2010年1月的12.2万元一吨涨到2011年1月的25.5万元。
氧化镨从11.7万元涨到23万元。
镝铁合金更是从65万元飙升到145万元。
这个时候,奇怪的事情发生了。
我们没有继续推高价格,反而主动压住了上涨势头。
国外厂家都看懵了——这是要为全球人民服务吗?
咱们的操作看似反常,实际上是深谋远虑。
原因有两个。
第一个是构建稀土产业的护城河,把西方企业彻底挤出这个行业。
这个价格是我们精心计算过的。
按这个价卖,我们不但不亏,还能赚钱。
但西方企业要是按这个价格生产,绝对要亏得连底裤都保不住。
接着我们对稀土原矿出口也开始管控。
国外公司既拿不到便宜原料,也没有稳定的供应渠道。
材料和价格双重夹击下,美欧的稀土企业完全扛不住了。
要么关门歇业,要么改行做别的。
2016年,美国国内唯一的稀土开采生产商Molycorp直接申请破产保护。
这标志着中国稀土产业链彻底垄断全球。
垄断靠的不只是技术,更是智慧。
第二个原因更关键——我们发现稀土垄断后,全球前沿科技几乎在我们面前「裸奔」了。
西方国家做事情特别透明,尤其是科技经济领先的美国。
研发新项目要公布清单,造新武器要在国会讨论立项,在媒体上造势宣传,最后还要学术讨论。
美国军方也是如此。
他们每年都会列出详细的武器采购清单,种类数量时间安排得明明白白。
在他们看来,技术可以保密,数量没必要藏着掖着。
「我就不信你能靠采购数量窃取我的机密。」
你别说,我们还真就靠着采购数量摸清了门道。
关键就在稀土。
中国垄断全球稀土提炼,向各国出售时,我们通过海关数据能清楚掌握销往各国的具体数量。
尤其是美国的用量,我们盯得特别紧。
美国今年买了多少稀土,比去年增加了哪些品种,增量有多大。
剔除电脑手机等民用消耗后,剩下的增长肯定和武器采购有关。
长期跟踪记录下来,这些变化的规律就一目了然了。
比如光学武器用钇元素,导弹用钐和钕元素。
美国今年多订了几架F22,必然会导致某几种稀土金属的出口量显著增加。
这些新增的稀土自然就是用在F22身上的。
知道了方向,研发就有了目标。
你能超音速巡航?发动机肯定加了什么「大力丸」。
还能隐身?涂层一定用了什么「维生素」。
用排除法逐一验证,比大海捞针省时省力多了。
利用这种跟随战术,我们在追赶过程中节省了大量时间和经费。
这就是我们迟迟不用稀土搞制裁的原因——利用稀土贸易数据紧盯全球科技发展方向。
当然,光跟随是永远超不了车的。
小步快跑紧跟的同时,我们也在寻找弯道超车的机会。
现在无论是波音空客的民用发动机,还是F22、F35的军用发动机,核心零件的供应商都是同一家。
我们完全可以从民用发动机中获取相关零件,用光谱仪、X光机等设备分析元素种类含量和占比。
制造飞机发动机零件的镍基合金配方,在材料构成和加工方式方面已经不是秘密了。
全球都知道基本原理:把钢水加热到一定温度,加入镍、碳等元素形成合金,让镍元素细小均匀分布,碳元素形成马氏体、奥氏体相互交融。
只有这样,材料才能承受高温高压。
真正的关键在于工艺细节:什么温度下加入哪种元素,如何进行热处理和锻造。
搞清楚每种元素的最佳融入温度让人头疼,还要确定先放哪种后放哪种,顺序极其关键。
这些数据和工艺光靠分析设计永远得不到,只能靠反复试验。
一点点调整温度,一次次改变配比,试验找到最佳锻造温度段和投放顺序。
这就是数学上的排列组合问题。
不同温度段配多种元素,试验次数动辄几万次。
我们在试验,西方企业也在试验,永远追不上他们的节奏。
但稀土给了我们弯道超车的机会。
西方没有稀土,我们有。
稀土加入金属后带来的性能提升,远超传统方式。
目前中国「太行」和「峨眉」系列发动机转子上使用的耐高温高压材料,就是通过添加稀土实现的技术突破。
性能已经达到西方同类产品的水平。
稀土对中国的重要性不言而喻。
既然稀土这么重要,我们当然不能用自己40%的储量供应全世界。
于是开始对稀土开采实行配额制。
一年只能挖多少,有严格限制。
然后对西方说:「不是我们不想卖给你们,而是原材料产量有限,必须优先保证国内需求。」
「你们想要的话,可以把稀土矿石运到中国来加工,反正我们提纯产能充足,这个不限制。」
这一招让美国等西方国家彻底抓狂了。
稀土用途广泛,性能优异。
没有它,钢材容易疲劳断裂,电子元件性能减半。
西方的飞机导弹雷达全要趴窝,制导武器会乱飞,夜视设备失明,战斗机和航天器停摆。
人类将无法「上九天揽月,下五洋捉鳖」。
美国「爱国者」导弹的电子束聚焦系统、M1坦克的激光测距仪、F-22战机的发动机和轻质机身,都严重依赖稀土。
面对中国的减产限制,美国被迫增加国内稀土开采。
2020年美国稀土产量大幅上升到3.8万吨。
虽然远低于中国,但全球占比从1996年的零已经提高到15.83%,稳居全球第二。
美国人虽然增加了开采量,却建不成完整的稀土产业链。
西方资本主义唯利是图,不管是否涉及国家战略,有钱赚才会干。
最终美国只能把半成品稀土矿石送到中国加工。
如今澳大利亚、俄罗斯等国也纷纷重启稀土开采。
世界稀土产业发生了角色互换。
我们从当初的原材料供应商变成了制造商,西方反倒沦为原材料出口商。
我国稀土开采量占全球比重从85%逐年下滑。
2017年降到不足80%,2018年进一步下降到63.16%,2019年缩减至60%。
2020年中国全球稀土产量占比降至58.33%。
我们的目标是2025年降到50%以下。
目前中国稀土储量依然「一骑绝尘」。
探明储量5500万吨,占世界总储量42.3%,妥妥的世界第一。
中国也是目前唯一能够提供全部17种稀土金属的国家。
用30年时间,我们从稀土原材料国变成稀土强国,活成了别人「讨厌」的模样。
为什么不全部使用国外稀土,还要消耗自己的储量呢?
这不是我们目光短浅,不知道给后代留资源。
随着材料科学进步,稀土也存在被其他材料替代的可能。
这也是美国和西方愿意向我们出口稀土矿的潜在原因。
现在不卖,小心以后想卖都卖不出去。
这东西又不是黄金,价值不会万年不变。
不要烂在自己手里,这也是我们的策略。