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(fā)現(xiàn)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，生產(chǎn)力翻了好幾番，而人類進入工業(yè)時代后，金屬就像元素周期表上那樣迎來了大爆發(fā)式的應用。這其中能支撐人類開啟宇航時代的，則離不開鋰、鈹、鈦這三種輕且堅韌的金屬元素，那么這三種金屬有何屬性優(yōu)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，則離不開鋰、鈹、鈦這三種輕且堅韌的金屬元素。

鋰：“稀有金屬”并不稀有

首先拿鋰來說，金屬鋰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，比所有的油和液態(tài)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(在液體石蠟中鋰也會浮起)。鋰與其它堿金屬不同，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鋰晶體；鋰的弱酸鹽都難溶于水，卻可溶于液氨。

鋰是已知元素（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。

鋰是已知元素（包括放射性元素）中金屬活動性最強的，其揮發(fā)性鹽的火焰呈深紅色，可用此來鑒定鋰。至于鋰的用途，由于它很容易與氧、氮、硫等化合，在冶金工業(yè)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；還有鋰優(yōu)異的核性能，在原子能工業(yè)中有重要用途，被稱為“高能金屬”。

用鋰電池發(fā)電來開動汽車，行車費只有普通汽油發(fā)動機車的1/3。

當然最為人熟知的便是鋰電池，它以開路電壓高，比能量高，工作溫度范圍寬，放電平衡，自放電子等優(yōu)點，已被廣泛應用于各種領域，是很有前途的動力電池。用鋰電池發(fā)電來開動汽車，行車費只有普通汽油發(fā)動機車的1/3。由鋰制取氚，用來發(fā)動原子電池組，中間不需要充電，可連續(xù)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(fā)展像鋰電池這樣的新型電池。

已知含鋰的礦物有150多種，其中主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石及磷鋁石礦等。

至于鋰的自然儲量，雖然號稱“稀有金屬”，但它在地殼中的含量不算“稀有”，地殼中約有0.0065%的鋰，其豐度居第二十七位，已知含鋰的礦物有150多種，其中主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石及磷鋁石礦等，儲量約為1100萬噸，可開采儲量410萬噸。據(jù)統(tǒng)計，2004年世界鋰開采量為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。

另外海水中鋰的總儲量達2600億噸，但可惜濃度太小，難以提煉，其他含有豐富鋰資源的便是鹽湖。一提起鹽湖，大家總會聯(lián)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，直接形成了干鹽灘。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、鋰、溴、銣、鍶、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、鋰、溴、銣、鍶、鋇、鈾等價值很高的稀有鹽類。

位于西藏自治區(qū)日喀則市仲巴縣隆格爾區(qū)仁多鄉(xiāng)境內的扎布耶茶卡，是世界第三大、亞洲第一大鋰礦鹽湖。

比如扎布耶茶卡（藏語中，“湖”被稱為“錯”，“茶卡”即鹽池）就是一個富含鋰的鹽湖，位于西藏自治區(qū)日喀則市仲巴縣隆格爾區(qū)仁多鄉(xiāng)境內，是世界第三大、亞洲第一大鋰礦鹽湖，已探明的鋰儲量為184.10萬噸，其鋰的品味位居世界第二位（鹵水含鋰濃度僅次于智利阿塔卡瑪鹽湖），中國第一位，是富含鋰、硼、鉀固、液并存的特種綜合性大型鹽湖礦床。

扎布耶茶卡已探明的鋰儲量為184.10萬噸，其鋰的品味位居世界第二位。

扎布耶茶卡具有世界獨一無二的天然碳酸鋰固體資源和高鋰貧鎂、富碳酸鋰的特點

扎布耶茶卡具有世界獨一無二的天然碳酸鋰固體資源和高鋰貧鎂、富碳酸鋰的特點，鹵水已接近或達到碳酸鋰的飽和點，易于形成不同形式的天然碳酸鋰的沉積，因而具有比世界同類鹽湖更優(yōu)的資源，被我國鹽湖專家鄭綿平院士評價為“用斗量金的金湖”。實際上，扎布耶茶卡已經(jīng)用于工業(yè)開發(fā)，并不對外開放，知道它的本地人都極少。目前扎布耶鋰精礦的年產(chǎn)能為5000噸左右。2019年中報報告期公司生產(chǎn)工業(yè)級碳酸鋰473.30噸、氫氧化鋰581.284噸、電池級碳酸鋰78.03噸。

柴達木盆地的東、西臺吉乃爾湖、一里坪湖、大柴旦湖4個鹽湖的鋰資源就占到了中國鹽湖鋰資源總量的63%。

青海的柴達木盆地，這里四分之一的面積由干鹽灘和鹽湖覆蓋。

當然除了扎布耶茶卡這些西藏的高原鹽湖，還有青海的柴達木盆地，這里四分之一的面積由干鹽灘和鹽湖覆蓋，而東、西臺吉乃爾湖、一里坪湖、大柴旦湖4個鹽湖的鋰資源就占到了中國鹽湖鋰資源總量的63%。當前青海省正在大力推動千億規(guī)模的鋰電產(chǎn)業(yè)，加上鉀、硼等資源的綜合利用...。格外一提的是2018年中國國家天文臺依托郭守敬望遠鏡發(fā)現(xiàn)一顆鋰元素含量約是同類天體的3000倍，絕對鋰豐度高達4.51的恒星，這是人類已知鋰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，后因氣候變干，湖泊退縮，演變?yōu)楠毩⒑础?/p>

大柴旦湖屬于硫酸鎂亞型鹽湖，湖水中硼、鋰含量較高，是我國富硼鹽湖之一。

鈹：酸堿兩性硬金屬

鈹（Beryllium）是第二周期第二主族元素，原子序數(shù)為4，元素符號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、鍶、鋇可以用刀子切割，而且有延展性。另外鈹與鋰一樣，在空氣中能夠形成致密的保護性氧化層，故在空氣中即使紅熱時也很穩(wěn)定，不溶于冷水，微溶于熱水，而同族的其它金屬如鎂、鈣、鍶、鋇均易與水反應。

鈹是最輕的金屬之一，主要以鈹銅合金和鈹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鈹生產(chǎn)國，占總產(chǎn)量的65%；同時，也是最大的鈹消費國，占世界消費總量的66%以上。

鈹既能溶于酸也能溶于堿液，屬于兩性金屬，不過鈹及其化合物都有劇毒。至于用途鈹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”的鈹鋁合金具有很低的熱膨脹系數(shù)，可以在溫度變化劇烈的環(huán)境中用作精密零件。

AH-64阿帕奇以其卓越的性能、優(yōu)異的實戰(zhàn)表現(xiàn)，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(xiàn)已被世界上13個國家和地區(qū)使用，包括日本、中國臺灣和以色列。

鈹鋁合金按鈹含量可分為鋁基合金和鈹基合金：前者鈹含量在5％以下，用作冶金添加劑；后者鈹含量在60％以上，用作結構材料，像人造衛(wèi)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個鈹鋁合金部件，用來組成精密的電子光學偵測系統(tǒng)。

目前已知的含鈹?shù)V物有30多種，其中僅綠柱石、羥硅鈹石、硅鈹石具有工業(yè)價值。

花崗偉晶巖型鈹?shù)V床仍是鈹?shù)闹饕獊碓?，占鈹總儲量?2.3%，其余產(chǎn)自接觸交代型鈹?shù)V床（占7.4%）。

目前已知的含鈹?shù)V物有30多種，其中僅綠柱石、羥硅鈹石、硅鈹石具有工業(yè)價值。綠柱石是一種鈹鋁硅酸鹽，其通式為Be3Al2(SiO3)6，理論上含氧化鈹近14%。實際上氧化鈹含量一般為9~13%；世界鈹金屬儲量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?；◢弬ゾr型鈹?shù)V床仍是鈹?shù)闹饕獊碓矗尖斂們α康?2.3%，其余產(chǎn)自接觸交代型鈹?shù)V床（占7.4%）、火山熱液型鈹?shù)V床（占5.9%）、云英巖型鈹?shù)V床及石英脈型鈹?shù)V床（占4.4%）。

新疆是中國礦產(chǎn)資源最豐富的地區(qū)，天然氣儲量第一、鈹資源量第一、蛭石儲量第一。

圖為新疆和田縣大紅柳灘509道班西鋰鈹多金屬礦預查現(xiàn)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…，還是中國礦產(chǎn)資源最豐富的地區(qū)，天然氣儲量第一、鈹資源量第一、蛭石儲量第一…共有10種礦產(chǎn)儲量新疆位居全國第一。

鈦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。

鈦：天生的航天材料

鈦在化學元素周期表中位于第4周期、第IVB族，化學符號Ti，原子序數(shù)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(yōu)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，也只有在氫氟酸、濃鹽酸、濃硫酸中才可對它起作用。

鈦的強度更是位居金屬之首，比起鋰、鈹來說，鈦似乎沒那么輕盈，但它的強度卻更勝一籌。

又輕、又韌、又耐高溫的鈦合金可以說是天生的航天材料。圖為銳鈦礦石。

此外，鈦的強度更是位居金屬之首，比起鋰、鈹來說，鈦似乎沒那么輕盈，但它的強度卻更勝一籌：鈦與鋼的強度相似，但重量僅為鋼的45％；鈦比鋁重約60％，但鈦的強度是鋁的二倍還多。新型的鈦合金，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(fā)脆。所以這種又輕、又韌、又耐高溫的鈦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，飛機表面會加熱產(chǎn)生“熱障”，溫度甚至可達500℃。圖為F22

鈦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后，飛機的飛行速度大幅提高的同時，飛機表面會加熱產(chǎn)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(fā)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。而鈦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。

不過鈦與鋰一樣，都被認為是一種稀有金屬，但不同的是，鋰是因為在自然界的存在太過分散而難以提煉，而鈦雖然分布也很分散，但難以提煉的最大難度卻是鈦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。所以在冶煉鈦時，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堝也禁止使用，因為鈦會從氧化鋁里奪取氧，通常只能利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體—氦氣或氬氣中的相互作用，來提煉鈦。

鈦礦石主要有鈦鐵礦及金紅石，廣布于地殼及巖石圈之中，由于鈦金屬的重要性，1956年國家就把鈦當作戰(zhàn)略金屬列入了12年發(fā)展規(guī)劃。目前寶雞鈦材加工裝備、技術水平及生產(chǎn)能力均居全國第一，生產(chǎn)能力占全國的60%左右，市場份額占國內鈦加工材市場85%，占世界產(chǎn)量的22%，承擔著中國90%以上高端鈦材產(chǎn)品的生產(chǎn)任務，號稱中國鈦谷。

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。

如今世界材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)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(fā)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(chuàng)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歷程中促使生產(chǎn)力飛越發(fā)展。

上期回顧：種子島現(xiàn)狀:世界最美麗的火箭發(fā)射基地,日本人征服太空的前哨基地