Какой металл самый крепкий: Самые прочные металлы в мире: топ-10

Самые прочные металлы в мире: топ-10

Содержание

Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.

Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие — настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.

А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:

• Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
• Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
• Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.

10. Тантал

У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.

Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.

9. Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

8. Уран

Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.

Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения — ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

7. Железо и сталь

Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.

Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).

6. Титан

Титан — это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.

Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.

Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.

5. Рений

Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.

Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.

Россия — третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.

4. Хром

По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.

Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.

А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).

3. Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

2. Осмий

Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.

Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.

1. Вольфрам

Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).

Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком  Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых — Хуана Хосе и Фаусто д’Эльхуяра — к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.

Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.

Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности — для изготовления ракетных сопел.

Таблица предела прочности металлов

Металл	Обозначение	Предел прочности, МПа
Свинец	Pb	18
Олово	Sn	20
Кадмий	Cd	62
Алюминий	Al	80
Бериллий	Be	140
Магний	Mg	170
Медь	Cu	220
Кобальт	Co	240
Железо	Fe	250
Ниобий	Nb	340
Никель	Ni	400
Титан	Ti	600
Молибден	Mo	700
Цирконий	Zr	950
Вольфрам	W	1200

Сплавы против металлов

Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.

Чем выше прочность сплава — тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.

А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.

Самый прочный и крепкий металл в мире, наиболее легкие металлы на Земле

Металлы использовались человеком еще на заре цивилизации. Одним из первых известных была медь, благодаря своей легкости в обработке и широкой распространенности. Археологи находили в процессе раскопок тысячи медных изделий. Прогресс не стоит на месте, и вскоре человечество научилось производить прочные сплавы, чтобы изготавливать оружие и сельскохозяйственные инструменты. По сей день эксперименты с металлами не прекращаются, так что стало возможным выявить, какой самый прочный металл в мире.

Иридий

Итак, самый прочный металл ‒ это иридий. Получают его путем выпадения осадка от растворения платины в серной кислоте. По прошествии реакции вещество приобретает черный цвет, в дальнейшем в процессе различных соединений может менять цвет: отсюда и название, в переводе означающее «радуга». Иридий открыли в начале XIX века, и с тех пор было найдено всего два способа растворить его: расплавленная щелочь и перекись натрия.

Иридий очень редко встречается в природе, в составе земли его количество не превышает 1 к 1 000 000 000. Вследствие этого, одна унция материала стоит как минимум 1000 долларов.

Иридий широко применяется в разных сферах деятельности человека, особенно в медицине. Из него производят глазные протезы, слуховые аппараты, электроды для мозга, а также специальные капсулы, которые вживляют в раковые опухоли.

По теории ученых, столь малое количество вещества говорит о том, что оно имеет инопланетное происхождение, а именно, принесено каким-либо астероидом.

Рутений

Другой самый крепкий металл в мире, наименование которого произошло от названия нашей страны. Впервые его обнаружили на Урале. Вернее там нашли платину, в составе которой русские ученые позднее выявили новый металл. Это было 200 лет назад.

Благодаря своей красоте рутений нередко применяется в ювелирном деле, но не в чистом виде, ведь он очень редок

Рутений относится к благородным металлам. Он обладает не только твердостью, но и красотой. По твердости он лишь немного уступает кварцу. Но при этом он весьма хрупкий, его легко раскрошить в порошок или разбить, уронив с высоты. Кроме того, это самый легкий и прочный металл, его плотность едва ли составляет тринадцать граммов на сантиметр в кубе.

При всем своем плохом сопротивлении ударам рутений прекрасно противостоит высоким температурам. Чтобы его расплавить, необходимо нагреть более чем до 2300 градусов. Если сделать это при помощи электрической дуги, вещество может перейти сразу в газообразное состояние, миновав стадию жидкости.

В составе сплавов его применение чрезвычайно широко, даже в космической механике, к примеру, сплавы металлов рутения и платины были избраны для изготовления топливных элементов для искусственных спутников Земли.

Тантал

Первым на Земле этот металл открыл шведский ученый Экеберг. Но выделить его в чистом виде химику так и не удалось, с этим возникли трудности, поэтому он и получил название греческого героя мифов, Тантала. Активно использоваться тантал начал лишь в период Второй мировой войны.

Тантал ‒ твердый долговечный металл серебристого цвета, при обычной температуре проявляет мало активности, окисляется лишь при нагреве свыше 280°С, а плавится лишь при почти 3300 Кельвин.

Невзирая на свою прочность, тантал довольно пластичен, приблизительно как золото, и работа с ним не вызывает затруднений

Допускается использование тантала в качестве заменителя нержавеющих сталей, срок службы может отличаться на целых двадцать лет.

Также тантал применяется:

А еще советуем почитать:Самая сильная кислота в мире

• в авиации для изготовления жаропрочных деталей;
• в химии в составе антикоррозийных сплавов;
• в ядерной энергетике, поскольку он крайне устойчив к парам цезия;
• медицине для изготовления имплантатов и протезов;
• в вычислительной технике для производства сверхпроводников;
• в военном деле для разного рода снарядов;
• в ювелирном деле, поскольку при окислении он может приобретать различные оттенки.

Хром

Этот металл считается биогенным, значит, способен положительно влиять на живые организмы. К примеру, количество хрома регулирует уровень холестерина. Если хрома в организме меньше шести миллиграммов, то это приводит к резкому увеличению холестерина в крови. Получить ионы хрома можно, к примеру, из перловки, утятины, печёнки или свёклы.
Хром тугоплавок, не реагирует на влагу и не окисляется (только при нагревании выше 600°С).

Металл активно используют для создания хромированных покрытий, зубных коронок

Бериллий

Этот долговечный металл ранее назывался глюцинием, потому что люди отметили его сладковатый вкус. Кроме того, у этого вещества еще много удивительных свойств. Он неохотно вступает в химические реакции. Чрезвычайно прочен: опытным путем установлено, что бериллиевая проволока толщиной в миллиметр способна удержать на весу взрослого человека. Для сравнения, алюминиевая проволока выдерживает лишь двенадцать килограммов.

Бериллий очень ядовит. При попадании в организм он способен заменять магний в костях, это состояние носит название бериллиоз. Он сопровождается сухим кашлем и отечностью легких, может привести к смерти. Ядовитость, пожалуй, единственный существенный недостаток бериллия для человека. В остальном же у него масса плюсов и масса способов применения: тяжелая промышленность, ядерное топливо, авиация и космонавтика, металлургия, медицина.

Бериллий очень легок, в сравнении с некоторыми щелочными металлами

Осмий

Этот прочный металл еще более дорогой, чем иридий (а уступает лишь калифорнию). Однако применяется он в таких областях, где важнее результат, чем затраты на него: для производства медицинского оборудования в самые лучшие мировые клиники. Кроме того, может использоваться для изготовления электрических контактов, деталей измерительной техники и дорогих часов вроде «Ролекс», электронных микроскопов, военных боеголовок. Благодаря осмию они становятся прочнее и выдерживают более высокие температуры, вплоть до экстремальных.

Осмий не встречается в природе самостоятельно, только в паре с родием, так что после добычи предстоит задача разделить их атомы. Реже встречается осмий в «комплекте» с платиной, медью и некоторыми другими рудами.

В год на планете вырабатывается лишь несколько десятков килограммов вещества

Рений

Этот металл обладает очень прочной структурой. Сам он беловатого цвета, а при измельчении в порошок становится черным. Металл очень редок и добывается в совокупности с другими рудами и минералами. Концентрация рения в природе ничтожно мала.

Из-за невероятной дороговизны вещество используются лишь в случаях крайней необходимости. Ранее его сплавы благодаря своей жаростойкости использовались в авиации и ракетостроении, в том числе для оснащения сверхзвуковых истребителей. Именно эта сфера и была основным пунктом мирового потребления рения, сделав его материалом военно-стратегического назначения.

Из рения делают нити накаливания и пружины для измерительных приборов, самоочищающиеся контакты и специальные катализаторы, необходимые для получения бензина. Именно это в последние годы повысило спрос на рений в разы. Мировой рынок готов буквально сражаться за этот редкий металл.

Во всем мире есть лишь одно его полноценное месторождение, и находится оно в России, второе, гораздо меньше, — в Финляндии

Ученые изобрели новое вещество, которое по своим свойствам может стать прочнее известных металлов. Его назвали «Ликвид-металл». Эксперименты с ним начались совсем недавно, но он уже зарекомендовал себя. Вполне возможно, в скором времени «Ликвид-металл» потеснит так хорошо известные нам металлы.

Самый крепкий металл в мире. Как называется самый крепкий металл в мире? Характеристики металла

Окружающий нас мир таит в себе еще множество загадок, но даже давно известные ученым явления и вещества не перестают удивлять и восторгать. Мы любуемся яркими красками, наслаждаемся вкусами и используем свойства всевозможных веществ, делающих нашу жизнь комфортнее, безопаснее и приятнее. В поисках самых надежных и крепких материалов человек совершил немало восторгающих открытий, и перед вами подборка как раз из 25 таких уникальных соединений!

25. Алмазы

Об этом точно знают если не все, то почти все. Алмазы – это не только одни из самых почитаемых драгоценных камней, но и один из самых твердых минералов на Земле. По шкале Мооса (шкала твёрдости, в которой оценка дается по реакции минерала на царапание) алмаз числится на 10 строчке. Всего в шкале 10 позиций, и 10-ая – последняя и самая твердая степень. Алмазы такие твердые, что поцарапать их можно разве что другими алмазами.

24. Ловчие сети паука вида Caerostris darwini

Фото: pixabay

В это сложно поверить, но сеть паука Caerostris darwini (или паук Дарвина) крепче стали и тверже кевлара. Эту паутину признали самым твердым биологическим материалом в мире, хотя сейчас у нее уже появился потенциальный конкурент, но данные еще не подтверждены. Паучье волокно проверили на такие характеристики, как разрушающая деформация, ударная вязкость, предел прочности и модуль Юнга (свойство материала сопротивляться растяжению, сжатию при упругой деформации), и по всем этим показателям паутина проявила себя удивительнейшим образом. Вдобавок ловчая сеть паука Дарвина невероятно легкая. Например, если волокном Caerostris darwini обернуть нашу планету, вес такой длинной нити составит всего 500 граммов.

Таких длинных сетей не существует, но теоретические подсчеты просто поражают!

23. Аэрографит

Фото: BrokenSphere

Эта синтетическая пена – один из самых легких волокнистых материалов в мире, и она представляет собой сеть углеродных трубочек диаметром всего в несколько микронов. Аэрографит в 75 раз легче пенопласта, но при этом намного прочнее и пластичнее. Его можно сжать до размеров, в 30 раз меньших первоначального вида, без какого-либо вреда для его чрезвычайно эластичной структуры. Благодаря этому свойству аэрографитная пена может выдержать нагрузку, в 40 000 раз превышающую ее собственный вес.

22. Палладиевое металлическое стекло

Фото: pixabay

Команда ученых их Калифорнийского технического института и Лаборатории Беркли (California Institute of Technology, Berkeley Lab) разработала новый вид металлического стекла, совместивший в себе практически идеальную комбинацию прочности и пластичности. Причина уникальности нового материала кроется в том, что его химическая структура успешно скрадывает хрупкость существующих стеклообразных материалов и при этом сохраняет высокий порог выносливости, что в итоге значительно увеличивает усталостную прочность этой синтетической структуры.

21. Карбид вольфрама

Фото: pixabay

Карбид вольфрама – это невероятно твердый материал, обладающий высокой износостойкостью. В определенных условиях это соединение считается очень хрупким, но под большой нагрузкой оно показывает уникальные пластические свойства, проявляющиеся в виде полос скольжения. Благодаря всем этим качествам карбид вольфрама используется в изготовлении бронебойных наконечников и различного оборудования, включая всевозможные резцы, абразивные диски, свёрла, фрезы, долота для бурения и другие режущие инструменты.

20. Карбид кремния

Фото: Tiia Monto

Карбид кремния – один из основных материалов, используемых для производства боевых танков. Это соединение известно своей низкой стоимостью, выдающейся тугоплавкостью и высокой твердостью, и поэтому оно часто используется в изготовлении оборудования или снаряжения, которое должно отражать пули, разрезать или шлифовать другие прочные материалы. Из карбида кремния получаются отличные абразивы, полупроводники и даже вставки в ювелирные украшения, имитирующие алмазы.

19. Кубический нитрид бора

Фото: wikimedia commons

Кубический нитрид бора – это сверхтвердый материал, по своей твердости схожий с алмазом, но обладающий и рядом отличительных преимуществ – высокой температурной устойчивости и химической стойкости. Кубический нитрид бора не растворяется в железе и никеле даже под воздействием высоких температур, в то время как алмаз в таких же условиях вступает в химические реакции достаточно быстро. На деле это выгодно для его использования в промышленных шлифовальных инструментах.

18. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности (СВМПЭ), марка волокон «Дайнима» (Dyneema)

Фото: Justsail

Полиэтилен с высоким модулем упругости обладает чрезвычайно высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения и высокой вязкостью разрушения (низкотемпературная надёжность). Сегодня его считают самым прочным волокнистым веществом в мире. Самое удивительное в этом полиэтилене то, что он легче воды и одновременно может останавливать пули! Тросы и канаты из волокон Дайнима не тонут в воде, не нуждаются в смазке и не меняют свои свойства при намокании, что очень актуально для судостроения.

17. Титановые сплавы

Фото: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)

Титановые сплавы невероятно пластичные и демонстрируют удивительную прочность во время растяжения. Вдобавок они обладают высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что делает их крайне полезными в таких областях, как авиастроение, ракетостроение, судостроение, химическое, пищевое и транспортное машиностроение.

16. Сплав Liquidmetal

Фото: pixabay

Разработанный в 2003 году в Калифорнийском техническом институте (California Institute of Technology), этот материал славится своей силой и прочностью. Название соединения ассоциируется с чем-то хрупким и жидким, но при комнатной температуре оно на самом деле необычайно твердое, износостойкое, не боится коррозии и при нагревании трансформируется, как термопласты. Основными сферами применения пока что являются изготовление часов, клюшек для гольфа и покрытий для мобильных телефонов (Vertu, iPhone).

15. Наноцеллюлоза

Фото: pixabay

Наноцеллюлозу выделяют из древесного волокна, и она представляет собой новый вид деревянного материала, который прочнее даже стали! Вдобавок наноцеллюлоза еще и дешевле.

Инновация имеет большой потенциал и в будущем может составить серьезную конкуренцию стеклу и углеволокну. Разработчики считают, что этот материал вскоре будет пользоваться большим спросом в производстве армейской брони, супергибких экранов, фильтров, гибких батареек, абсорбирующих аэрогелей и биотоплива.

14. Зубы улиток вида «морское блюдечко»

Фото: pixabay

Ранее мы уже рассказали вам о ловчей сети паука Дарвина, которую некогда признали самым прочным биологическим материалом на планете. Однако недавнее исследование показало, что именно морского блюдечка – наиболее прочная из известных науке биологических субстанций. Да-да, эти зубки прочнее паутины Caerostris darwini. И это неудивительно, ведь крошечные морские создания питаются водорослями, растущими на поверхности суровых скал, и чтобы отделить пищу от горной породы, этим зверькам приходится потрудиться. Ученые полагают, что в будущем мы сможем использовать пример волокнистой структуры зубов морских блюдечек в машиностроительной промышленности и начнем строить автомобили, лодки и даже воздушные суда повышенной прочности, вдохновившись примером простых улиток.

13. Мартенситно-стареющая сталь

Фото: pixabay

Мартенситно-стареющая сталь – это высокопрочный и высоколегированный сплав, обладающий превосходной пластичностью и вязкостью. Материал широко распространен в ракетостроении и используется для изготовления всевозможных инструментов.

12. Осмий

Фото: Periodictableru / www.periodictable.ru

Осмий – невероятно плотный элемент, и благодаря своей твердости и высокой температуре плавления он с трудом поддается механической обработке. Именно поэтому осмий используют там, где долговечность и прочность ценятся больше всего. Сплавы с осмием встречаются в электрических контактах, ракетостроении, военных снарядах, хирургических имплантатах и применяются еще во многих других областях.

11. Кевлар

Фото: wikimedia commons

Кевлар – это высокопрочное волокно, которое можно встретить в автомобильных шинах, тормозных колодках, кабелях, протезно-ортопедических изделиях, бронежилетах, тканях защитной одежды, судостроении и в деталях беспилотных летательных аппаратов. Материал стал практически синонимом прочности и представляет собой вид пластика с невероятно высокой прочностью и эластичностью. Предел прочности кевлара в 8 раз выше, чем у стального провода, а плавиться он начинает при температуре в 450℃.

10. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности, марка волокон «Спектра» (Spectra)

Фото: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com / Wikimedia Commons

СВМПЭ – это по сути очень прочный пластик. Спектра, марка СВМПЭ, – это в свою очередь легкое волокно высочайшей износостойкости, в 10 раз превосходящее по этому показателю сталь. Как и кевлар, спектра используется в изготовлении бронежилетов и защитных шлемов. Наряду с СВМПЭ марки дайнимо спектра популярна в судостроении и транспортной промышленности.

9. Графен

Фото: pixabay

Графен – это аллотропная модификация углерода, и его кристаллическая решетка толщиной всего в один атом настолько прочная, что она в 200 раз тверже стали. Графен с виду похож на пищевую пленку, но порвать его – практически непосильная задача. Чтобы пробить графеновый лист насквозь, вам придется воткнуть в него карандаш, на котором должен будет балансировать груз весом с целый школьный автобус. Удачи!

8. Бумага из углеродных нанотрубок

Фото: pixabay

Благодаря нанотехнологиям ученым удалось сделать бумагу, которая в 50 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Листы из углеродных нанотрубок в 10 раз легче стали, но удивительнее всего то, что по прочности они превосходят в целых 500 раз! Макроскопические пластины из нанотрубок наиболее перспективны для изготовления электродов суперконденсаторов.

7. Металлическая микрорешетка

Фото: pixabay

Перед вами самый легкий в мире металл! Металлическая микрорешетка – это синтетический пористый материал, который в 100 раз легче пенопласта. Но пусть его внешний вид не вводит вас в заблуждение, ведь эти микрорешетки заодно и невероятно прочные, благодаря чему они обладают большим потенциалом для использования во всевозможных инженерных областях. Из них можно изготавливать превосходные амортизаторы и тепловые изоляторы, а удивительная способность этого металла сжиматься и возвращаться в своё первоначальное состояние позволяет использовать его для накопления энергии. Металлические микрорешетки также активно применяются в производстве различных деталей для летательных аппаратов американской компании Boeing.

6. Углеродные нанотрубки

Фото: User Mstroeck / en.wikipedia

Выше мы уже рассказывали про сверхпрочные макроскопические пластины из углеродных нанотрубок. Но что же это за материал такой? По сути это свернутые в трубку графеновые плоскости (9-ый пункт). В результате получается невероятно легкий, упругий и прочный материал широкого спектра применения.

5. Аэрографен

Фото: wikimedia commons

Известный также как графеновый аэрогель, этот материал чрезвычайно легкий и прочный одновременно. В новом виде геля жидкая фаза полностью заменена на газообразную, и он отличается сенсационной твердостью, жаропрочностью, низкой плотностью и низкой теплопроводностью. Невероятно, но графеновый аэрогель в 7 раз легче воздуха! Уникальное соединение способно восстанавливать свою изначальную форму даже после 90% сжатия и может впитывать такое количество масла, которое в 900 раз превышает вес используемого для абсорбции аэрографена. Возможно, в будущем этот класс материалов поможет в борьбе с такими экологическими катастрофами, как разливы нефти.

4. Материал без названия, разработка Массачусетского технологического института (MIT)

Фото: pixabay

Пока вы читаете эти строки, команда ученых из MIT работает над усовершенствованием свойств графена. Исследователи заявили, что им уже удалось преобразовать двумерную структуру этого материала в трехмерную. Новая графеновая субстанция еще не получила своего названия, но уже известно, что ее плотность в 20 раз меньше, чем у стали, а ее прочность в 10 раз выше аналогичной характеристики стали.

3. Карбин

Фото: Smokefoot

Хоть это и всего лишь линейные цепочки атомов углерода, карбин обладает в 2 раза более высоким пределом прочности, чем графен, и он в 3 раза жестче алмаза!

2. Нитрид бора вюрцитной модификации

Фото: pixabay

Это недавно открытое природное вещество формируется во время вулканических извержений, и оно на 18% тверже алмазов. Впрочем, алмазы оно превосходит еще по целому ряду других параметров. Вюрцитный нитрид бора – одна из всего 2 натуральных субстанций, обнаруженных на Земле, которая тверже алмаза. Проблема в том, что таких нитридов в природе очень мало, и поэтому их непросто изучать или применять на практике.

1. Лонсдейлит

Фото: pixabay

Известный также как алмаз гексагональный, лонсдейлит состоит из атомов углерода, но в случае данной модификации атомы располагаются несколько иначе. Как и вюрцитный нитрид бора, лонсдейлит – превосходящая по твердости алмаз природная субстанция. Причем этот удивительный минерал тверже алмаза на целых 58%! Подобно нитриду бора вюрцитной модификации, это соединение встречается крайне редко. Иногда лонсдейлит образуется во время столкновения с Землей метеоритов, в состав которых входит графит.

С детских лет мы знаем, что самый прочный металл — это сталь. Все железное у нас ассоциируется ней.

Железный человек, железная леди, стальной характер. Произнося эти фразы, мы подразумеваем невероятную прочность, силу, твердость.

Продолжительное время в производстве и вооружении основным материалом была сталь. Но сталь — не металл. Если точнее, то не совсем чистый металл. Это с углеродом, в котором присутствуют и другие металлические добавки. Применяя добавки, т.е. изменяют ее свойства. После этого она подвергается обработке. Сталеварение — это целая наука.

Самый прочный металл получается при введении в сталь соответствующих лигатур. Это может быть хром, который придает и жаростойкость, никель, делающий сталь твердой и эластичной и т.д.

По некоторым позициям сталь начал вытеснять алюминий. Время шло, росли скорости. Не выдерживал и алюминий. Пришлось обратиться к титану.

Да-да, ведь титан — самый прочный металл. Для придания стали высоких прочностных характеристик в нее начали добавлять титан.

Его открыли в XVIII веке. Из-за хрупкости его применить было невозможно. Со временем, получив чистый титан, инженеры и конструкторы заинтересовались его высокой удельной прочностью, малой плотностью, стойкостью к коррозии и высоким температурам. Его физическая крепость превосходит прочность железа в несколько раз.

Инженеры стали добавлять титан в сталь. Получился самый прочный металл, который нашел применение в среде сверхвысоких температур. На то время их не выдерживал ни один другой сплав.

Если представить самолет, который летит в три раза быстрее, чем можно представить, как разогревается обшивочный металл. Листовой металл обшивки самолета в таких условиях разогревается до +3000С.

Сегодня титан применяют неограниченно во всех сферах производства. Это медицина, авиастроение, производство кораблей.

Со всей очевидностью можно сказать, что в скором будущем титану придется подвинуться.

Учеными из США, в лабораториях Техасского университета в городе Остин, открыт самого тонкого и самого прочного материала на Земле. Назвали его — графен.

Вообразите себе пластину, толщина которой равна толщине одного атома. Но такая пластина прочнее алмаза и в сто раз лучше пропускает электрический ток, чем компьютерные чипы из кремния.

Графен — материал с поражающими свойствами. Он скоро покинет лаборатории и по праву займет свое место среди самых прочных материалов Вселенной.

Даже невозможно себе представить, что нескольких граммов графена будет достаточно, чтобы покрыть поле для игры в футбол. Вот это металл. Трубы из такого материала можно будет укладывать вручную без применения подъемно-транспортных механизмов.

Графен, как и алмаз — это чистейший углерод. Его гибкость поражает. Такой материал легко сгибается, прекрасно складывается и отлично сворачивается в рулон.

К нему уже начали присматриваться производители сенсорных экранов, солнечных батарей, сотовых телефонов, и, наконец, суперскоростных компьютерных чипов.

Металлы использовались человеком еще на заре цивилизации. Одним из первых известных была медь, благодаря своей легкости в обработке и широкой распространенности. Археологи находили в процессе раскопок тысячи медных изделий. Прогресс не стоит на месте, и вскоре человечество научилось производить прочные сплавы, чтобы изготавливать оружие и сельскохозяйственные инструменты. По сей день эксперименты с металлами не прекращаются, так что стало возможным выявить, какой самый прочный металл в мире.

Итак, самый прочный металл ‒ это иридий. Получают его путем выпадения осадка от растворения платины в серной кислоте. По прошествии реакции вещество приобретает черный цвет, в дальнейшем в процессе различных соединений может менять цвет: отсюда и название, в переводе означающее «радуга». Иридий открыли в начале XIX века, и с тех пор было найдено всего два способа растворить его: расплавленная щелочь и перекись натрия.

Иридий очень редко встречается в природе, в составе земли его количество не превышает 1 к 1 000 000 000. Вследствие этого, одна унция материала стоит как минимум 1000 долларов.

Иридий широко применяется в разных сферах деятельности человека, особенно в медицине. Из него производят глазные протезы, слуховые аппараты, электроды для мозга, а также специальные капсулы, которые вживляют в раковые опухоли.

По теории ученых, столь малое количество вещества говорит о том, что оно имеет инопланетное происхождение, а именно, принесено каким-либо астероидом.

Другой самый крепкий металл в мире, наименование которого произошло от названия нашей страны. Впервые его обнаружили на Урале. Вернее там нашли платину, в составе которой русские ученые позднее выявили новый металл. Это было 200 лет назад.

Благодаря своей красоте рутений нередко применяется в ювелирном деле, но не в чистом виде, ведь он очень редок

Рутений относится к благородным металлам. Он обладает не только твердостью, но и красотой. По твердости он лишь немного уступает кварцу. Но при этом он весьма хрупкий, его легко раскрошить в порошок или разбить, уронив с высоты. Кроме того, это самый легкий и прочный металл, его плотность едва ли составляет тринадцать граммов на сантиметр в кубе.

При всем своем плохом сопротивлении ударам рутений прекрасно противостоит высоким температурам. Чтобы его расплавить, необходимо нагреть более чем до 2300 градусов. Если сделать это при помощи электрической дуги, вещество может перейти сразу в газообразное состояние, миновав стадию жидкости.

В составе сплавов его применение чрезвычайно широко, даже в космической механике, к примеру, сплавы металлов рутения и платины были избраны для изготовления топливных элементов для искусственных спутников Земли.

Первым на Земле этот металл открыл шведский ученый Экеберг. Но выделить его в чистом виде химику так и не удалось, с этим возникли трудности, поэтому он и получил название греческого героя мифов, Тантала. Активно использоваться тантал начал лишь в период Второй мировой войны.

Тантал ‒ твердый долговечный металл серебристого цвета, при обычной температуре проявляет мало активности, окисляется лишь при нагреве свыше 280°С, а плавится лишь при почти 3300 Кельвин.

Невзирая на свою прочность, тантал довольно пластичен, приблизительно как золото, и работа с ним не вызывает затруднений

Допускается использование тантала в качестве заменителя нержавеющих сталей, срок службы может отличаться на целых двадцать лет.

Также тантал применяется:

• в авиации для изготовления жаропрочных деталей;
• в химии в составе антикоррозийных сплавов;
• в ядерной энергетике, поскольку он крайне устойчив к парам цезия;
• медицине для изготовления имплантатов и протезов;
• в вычислительной технике для производства сверхпроводников;
• в военном деле для разного рода снарядов;
• в ювелирном деле, поскольку при окислении он может приобретать различные оттенки.

Этот металл считается биогенным, значит, способен положительно влиять на живые организмы. К примеру, количество хрома регулирует уровень холестерина. Если хрома в организме меньше шести миллиграммов, то это приводит к резкому увеличению холестерина в крови. Получить ионы хрома можно, к примеру, из перловки, утятины, печёнки или свёклы.
Хром тугоплавок, не реагирует на влагу и не окисляется (только при нагревании выше 600°С).

Металл активно используют для создания хромированных покрытий, зубных коронок

Этот долговечный металл ранее назывался глюцинием, потому что люди отметили его сладковатый вкус. Кроме того, у этого вещества еще много удивительных свойств. Он неохотно вступает в химические реакции. Чрезвычайно прочен: опытным путем установлено, что бериллиевая проволока толщиной в миллиметр способна удержать на весу взрослого человека. Для сравнения, алюминиевая проволока выдерживает лишь двенадцать килограммов.

Бериллий очень ядовит. При попадании в организм он способен заменять магний в костях, это состояние носит название бериллиоз. Он сопровождается сухим кашлем и отечностью легких, может привести к смерти. Ядовитость, пожалуй, единственный существенный недостаток бериллия для человека. В остальном же у него масса плюсов и масса способов применения: тяжелая промышленность, ядерное топливо, авиация и космонавтика, металлургия, медицина.

Бериллий очень легок, в сравнении с некоторыми щелочными металлами

Этот прочный металл еще более дорогой, чем иридий (а уступает лишь калифорнию). Однако применяется он в таких областях, где важнее результат, чем затраты на него: для производства медицинского оборудования в самые лучшие мировые клиники. Кроме того, может использоваться для изготовления электрических контактов, деталей измерительной техники и дорогих часов вроде «Ролекс», электронных микроскопов, военных боеголовок. Благодаря осмию они становятся прочнее и выдерживают более высокие температуры, вплоть до экстремальных.

Осмий не встречается в природе самостоятельно, только в паре с родием, так что после добычи предстоит задача разделить их атомы. Реже встречается осмий в «комплекте» с платиной, медью и некоторыми другими рудами.

В год на планете вырабатывается лишь несколько десятков килограммов вещества

Этот металл обладает очень прочной структурой. Сам он беловатого цвета, а при измельчении в порошок становится черным. Металл очень редок и добывается в совокупности с другими рудами и минералами. Концентрация рения в природе ничтожно мала.

Из-за невероятной дороговизны вещество используются лишь в случаях крайней необходимости. Ранее его сплавы благодаря своей жаростойкости использовались в авиации и ракетостроении, в том числе для оснащения сверхзвуковых истребителей. Именно эта сфера и была основным пунктом мирового потребления рения, сделав его материалом военно-стратегического назначения.

Из рения делают нити накаливания и пружины для измерительных приборов, самоочищающиеся контакты и специальные катализаторы, необходимые для получения бензина. Именно это в последние годы повысило спрос на рений в разы. Мировой рынок готов буквально сражаться за этот редкий металл.

Во всем мире есть лишь одно его полноценное месторождение, и находится оно в России, второе, гораздо меньше, — в Финляндии

Ученые изобрели новое вещество, которое по своим свойствам может стать прочнее известных металлов. Его назвали «Ликвид-металл». Эксперименты с ним начались совсем недавно, но он уже зарекомендовал себя. Вполне возможно, в скором времени «Ликвид-металл» потеснит так хорошо известные нам металлы.

Использование металлов в повседневной жизни началось на заре развития человечества, и первым металлом являлась медь, поскольку является доступной в природе и легко поддается обработке. Недаром археологи при раскопках находят различные изделия и домашнюю утварь из этого металла. В процессе эволюции люди постепенно учились соединять различные металлы, получая все более прочные сплавы, пригодные для изготовления орудий труда, а позже и оружия. В наше время продолжаются эксперименты, благодаря которым можно выявить самые прочные металлы в мире.

Открывает наш рейтинг титан – высокопрочный твердый металл, который сразу же привлек к себе внимание. Свойствами титана являются: высокая удельная прочность; стойкость к высоким температурам; низкая плотность; коррозийная стойкость; механическая и химическая стойкость

9 Уран
Самый известный элемент, который считается одним из самых прочных металлов в мире, и в нормальных условиях представляет собой слабый радиоактивный металл. В природе находится как в свободном состоянии, так и в кислых осадочных породах. Он достаточно тяжел, широко распространен повсеместно и обладает парамагнитными свойствами, гибкостью, ковкостью, и относительной пластичностью. Уран применяется во многих сферах производства.

8 Вольфрам

Известен как самый тугоплавкий металл из всех существующих, и относится к самым прочным металлам в мире. Представляет собой твердый переходный элемент блестящего серебристо-серого цвета. Обладает высокой прочностью, отличной тугоплавкостью, стойкостью к химическим воздействиям. Благодаря своим свойствам поддается ковке, и вытягивается в тонкую нить. Известен в качестве вольфрамовой нити накаливания.

Среди представителей данной группы считается переходным металлом высокой плотности серебристо-белого цвета. В природе встречается в чистом виде, однако встречается в молибденовом и медном сырье. Отличается высокой твердостью и плотностью, и имеет отличную тугоплавкость. Обладает повышенной прочностью, которая не теряется при многократных перепадах температур. Рений относится к дорогим металлам и имеет высокую стоимость. Используется в современной технике и электронике.

Блестящий серебристо-белый металл со слегка голубоватым отливом, относится к платиновой группе и считается одним из самых прочных металлов в мире. Аналогично иридию имеет высокую атомную плотность высокую прочность и твердость. Поскольку осмий относится к платиновым металлам, имеет схожие с иридием свойства: тугоплавкость, твердость, хрупкость, стойкость к механическим воздействиям, а также к влиянию агрессивных сред. Нашел широкое применение в хирургии, электронной микроскопии, химической промышленности, ракетной технике, электронной аппаратуре.

5 Бериллий
Относится к группе металлов, и представляет собой элемент светло-серого цвета, обладающий относительной твердостью и высокой токсичностью. Благодаря своим уникальным свойствам бериллий применяется в самых различных сферах производства: ядерной энергетике; аэрокосмической технике; металлургии; лазерной технике; атомной энергетике. Из-за высокой твердости бериллий используется при производстве легирующих сплавов, огнеупорных материалов.

4 Хром
Следующим в десятке самых прочных металлов в мире является хром – твердый, высокопрочный металл голубовато-белого цвета, стойкий к воздействию щелочей и кислот. В природе встречается в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства. Хром Используется для создания различных сплавов, которые используются при изготовлении медицинского, а также химического технологического оборудования. В соединении с железом образует сплав феррохром, который используется при изготовлении металлорежущих инструментов.

Бронзу в рейтинге заслуживает тантал, поскольку является одним из самых прочных металлов в мире. Он представляет собой серебристый металл с высокой твердостью и атомной плотностью. Благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, имеет свинцовый оттенок. Отличительными свойствами тантала являются высокая прочность, тугоплавкость, стойкость к коррозии, воздействию агрессивных сред. Металл является достаточно пластичным металлом и легко поддается механической обработке. Сегодня тантал успешно используется: в химической промышленности; при сооружении ядерных реакторов; в металлургическом производстве; при создании жаропрочных сплавов.

2 Рутений

Вторую строчку рейтинга самых прочных металлов в мире занимает рутений – серебристый металл, принадлежащий к платиновой группе. Его особенностью является наличие в составе мышечной ткани живых организмов. Ценными свойствами рутения являются высокая прочность, твердость, тугоплавкость, химическая стойкость, способность образовывать комплексные соединения. Рутений считается катализатором многих химических реакций, выступает в роли материала для изготовления электродов, контактов, острых наконечников.

1 Иридий
Рейтинг самых прочных металлов в мире возглавляет именно иридий – серебристо-белый, твердый и тугоплавкий металл, который относится к платиновой группе. В природе высокопрочный элемент встречается крайне редко, и часто входит в соединение с осмием. Из-за своей природной твердости он плохо поддается механической обработке и обладает высокой стойкостью к воздействию химический веществ. Иридий с большим трудом реагирует на воздействие галогенов и перекиси натрия. Этот металл играет важную роль в повседневной жизни. Его добавляют к титану, хрому и вольфраму для улучшения стойкости к кислым средам, применяют при изготовлении канцелярских принадлежностей, используют в ювелирном деле для создания ювелирных изделий. Стоимость иридия остается высокой из-за ограниченного присутствия в природе.

Наш мир полон удивительных фактов, которые интересны множеству людей. Не являются исключением и свойства различных металлов. Среди этих элементов, которых в мире насчитывается 94, есть самые пластичные и ковкие, есть также с высокой электропроводностью или с большим коэффициентом сопротивления. В этой статье речь пойдет о самых твердых металлах, а также об их уникальных свойствах.

Первенство в перечне металлов, отличающихся наибольшей твердостью, занимает иридий. Его открыл в начале XIX века химик из Англии Смитсон Теннант. Иридий обладает следующими физическими свойствами:

• имеет серебристо-белый цвет;
• температура его плавления – 2466 о С;
• температура кипения – 4428 о С;
• сопротивление – 5,3·10−8Ом·м.

Поскольку иридий является твердейшим металлом на планете, он с трудом поддается обработке. Но его все же применяют в различных промышленных сферах. К примеру, из него изготавливаются небольшие шарики, которые используются в перьях для ручек. Из иридия изготавливают комплектующие к космическим ракетам, некоторые детали для автомобилей и другое.

В природе встречается очень мало иридия. Находки этого металла являются своего рода свидетельством того, что в месте, где он был обнаружен, падали метеориты. Эти космические тела содержат значительное количество металла. Ученые полагают, что наша планета также богата иридием, но его залежи находятся ближе к ядру Земли.

Вторая позиция в нашем списке достается рутению. Открытие этого инертного металла серебристого цвета принадлежит русскому химику Карлу Клаусу, которое было сделано в 1844 году. Этот элемент относится к платиновой группе. Он является редким металлом. Ученым удалось установить, что всего на планете имеется примерно 5 тыс. тонн рутения. В год удается добыть примерно 18 тонн металла.

Из-за ограниченного количества и высокой стоимости рутений редко применяется в промышленности. Его используют в следующих случаях:

• его небольшое количество добавляют в титан, чтобы улучшить коррозийные свойства;
• из его сплава с платиной делают электрические контакты, отличающиеся высокой стойкостью;
• рутений часто используют в качестве катализатора для химических реакций.

Открытому в 1802 гуду металлу, названному танталом, достается третье место в нашем списке. Его обнаружил шведский химик А. Г. Экеберг. Долгое время считалось, что тантал тождественен ниобию. Но немецкому химику Генриху Розе удалось доказать, что это два разных элемента. Выделить тантал в чистом виде смог ученый Вернер Болтон из Германии в 1922 году. Это очень редкий металл. Больше всего залежей танталовой руды было обнаружено в Западной Австралии.

Благодаря своим уникальным свойствам, тантал является очень востребованным металлом. Он применяется в различных сферах:

• в медицине из тантала изготавливают проволоку и другие элементы, которые могут скреплять ткани и даже выступать заменителем кости;
• сплавы с этим металлом устойчивы к агрессивной среде, благодаря чему они используются при изготовлении авиакосмической техники и электроники;
• тантал также применяют для создания энергии в атомных реакторах;
• элемент широко применяется в химической промышленности.

Одним из самых твердых металлов является и хром. Его открыли в России в 1763 году в месторождении Северного Урала. Он имеет голубовато-белый цвет, хотя бывают случаи, что его считают черным металлом. Хром нельзя назвать редким металлом. Его залежами богаты следующие страны:

• Казахстан;
• Россия;
• Мадагаскар;
• Зимбабве.

Месторождения хрома есть и в других государствах. Этот металл широко применяется в различных отраслях металлургии, науки, машиностроения и других.

Пятая позиция в списке наиболее твердых металлов досталась бериллию. Его открытие принадлежит химику Луи Никола Воклену из Франции, которое было сделано в 1798 году. Этот металл имеет серебристо-белый цвет. Несмотря на свою твердость, бериллий является хрупким материалом, что сильно усложняет его обработку. Его применяют для создания высококачественных громкоговорителей. Он применяется для создания реактивного топлива, огнеупорных материалов. Металл широко используется при создании аэрокосмической техники и лазерных установок. Он также применяется в атомной энергетике и при изготовлении рентгенотехники.

В список твердейших металлов также входит осмий. Он является элементом, входящим в платиновую группу, и по своим свойствам схож с иридием. Этот тугоплавкий металл устойчив к воздействиям агрессивной среды, имеют большую плотность, и плохо поддается обработке. Открыл его ученый Смитсон Теннант из Англии в 1803 году. Этот металл широко применяется в медицине. Из него изготовлены элементы электрокардиостимуляторов, он также применяется при создании клапана легочного ствола. Он широко применяется также в химической промышленности и в военных целях.

Переходному серебристому металлу рению достается седьмая позиция в нашем списке. Предположение о существовании этого элемента были сделаны Д. И. Менделеевым в 1871 году, а открыть его удалось химикам из Германии в 1925 году. Уже через 5 лет после этого удалось наладить добычу этого редкого, прочного и тугоплавкого металла. На то время за год удавалось получить 120 кг рения. Сейчас количество ежегодной добычи металла увеличилось до 40 тонн. Он применяется для производства катализаторов. Из него также изготавливают электрические контакты, способные самоочищаться.

Серебристо-серый вольфрам является не только одним из наиболее твердых металлов, он также лидирует по тугоплавкости. Его удается расплавить только при температуре в 3422 о С. Благодаря такому свойству он используется для создания элементов накаливания. Сплавы из этого элемента обладают высокой прочностью и часто применяются в военных целях. Вольфрам также используется для производства хирургических инструментов. Из него также изготавливают контейнеров, в которых хранят радиоактивные материалы.

Одним из наиболее твердых металлов является уран. Его открыл в 1840 году химик Пелиго. Большой вклад в изучение свойств этого металла сделал Д. И. Менделеев. Радиоактивные свойства урана были выявлены ученым А. А. Беккерелем в 1896 году. Тогда химик из Франции выявленные излучения металла назвал лучами Беккереля. Уран часто встречается в природе. Странами, имеющими наибольшие месторождения урановой руды, являются Австралия, Казахстан и Россия.

Заключительное место в десятке твердейших металлов достается титану. Впервые этот элемент в чистом виде удалось получить химику Й. Я. Берцелиусу из Швеции в 1825 году. Титан является легким металлом серебристо-белого цвета, который отличается высокой прочностью и устойчивостью к коррозии и механическим воздействиям. Сплавы из титана применяются во многих отраслях машиностроения, медицины и химической промышленности.

Какие самые прочные металлы?

24 октября 2018 г. Обновлено: 19 января 2022 г. автор: ИМС

Свяжитесь с нами

металлы, Основы металла

Время чтения: 1 м 52 с

Прочность металлов можно разделить на несколько категорий, включая твердость, предел текучести и прочность на сжатие. Эти стандарты измерения прочности металла точно измеряют общую прочность металла. Металлы, обычно встречающиеся в природе, такие как хром, вольфрам и титан, обладают превосходными прочностными характеристиками; однако они не могут сравниться с интенсивностью искусственных металлов, таких как сталь и сплавы инконеля.
Ознакомьтесь с широким выбором сверхпрочных металлов IMS!

Факторы, определяющие общую прочность металла

Несколько факторов влияют на значение прочности металла. Такие характеристики, как предел прочности при растяжении, предел текучести, сжатие и ударная вязкость, составляют общую норму прочности. Эти значения прочности предоставляют важную информацию об общей прочности металла.

Предел текучести

Предел текучести относится к способности металла сопротивляться постоянной деформации или изгибу. Предел текучести в конечном итоге проверяет предел упругости материала. Цель состоит в том, чтобы выяснить, какое напряжение требуется для превышения предела текучести материала или когда материал не вернется к своей первоначальной форме после снятия напряжения.

Прочность на сжатие

Общепринятым тестом на прочность на сжатие является тест на твердость по Моосу. Тест основан на шкале, которая оценивает минералы от 1 до 10, или от самых мягких до самых твердых. Чтобы проверить прочность металла на сжатие, внешняя сила оказывает давление на металл, а затем отслеживает, до какой степени материал может сопротивляться уменьшению размера. Испытания на прочность при сжатии измеряют способность металла выдерживать сжатие.

Ударная вязкость

Как видно из названия испытания на прочность, ударная вязкость — это мера силы, которую металл может выдержать без разрушения или разрушения. Ударная вязкость является мерой того, сколько силовой энергии может поглотить металл, прежде чем он выйдет из строя.

Прочность на растяжение

Прочность на растяжение — это прямая мера силы, необходимой для растяжения или разрыва чего-либо. Прочность на растяжение — это прямое измерение способности материала сопротивляться растяжению. Материал с низким пределом прочности разрывается быстрее, чем материал с высоким пределом прочности.

Металлы с повышенной прочностью

Независимо от того, встречаются ли они исключительно в природе или производятся с помощью лабораторных разработок и искусственных процессов легирования, высокопрочные металлы невероятно надежны для широкого спектра применений. Следующий список металлов обеспечивает превосходные прочностные характеристики.

Хром

Хром – это твердый металл, известный своим серебристым, блестящим, «полированным» внешним видом. Он имеет высокую температуру плавления и стабильную кристаллическую структуру. Обе нержавеющие стали марок 304 и 316 содержат не менее 10% хрома по весу.
Металлический хром имеет самые высокие показатели твердости по шкале Мооса, но он хрупкий и его необходимо смешивать с другими металлами для большей прочности на растяжение. Лучшим примером металлического сплава, в котором используется хром для повышения прочностных характеристик, является нержавеющая сталь. Хром также регулярно используется в хромировании.

Вольфрам

Вольфрам обладает самой высокой прочностью на растяжение среди всех чистых металлов — до 500 000 фунтов на квадратный дюйм при комнатной температуре. Даже при очень высоких температурах свыше 1500°C он обладает высочайшей прочностью на растяжение. Вольфрам настолько плотный, что сопротивляется плавлению даже при очень высокой температуре. Однако металлический вольфрам хрупок, что делает его менее пригодным для использования в чистом виде.

Прочность соединений вольфрама делает их идеальными для изготовления сверл или заточки пил. Соединения вольфрама также используются военными для изготовления пуль и ракет, поскольку плотность вольфрама дает ему возможность проникать сквозь броню.

Титан

Чистый титан имеет более высокую прочность на растяжение, чем стандартная сталь, но менее плотный, что придает ему очень высокое отношение прочности к весу. Однако стальные сплавы более прочны, чем чистый титан. Титан также обеспечивает повышенную коррозионную стойкость и устойчив к ржавчине, химическим веществам и кислотам.
Титан очень прочный. Он имеет атомный номер 22, атомный вес 47,90 и плотность между алюминием и нержавеющей сталью. Он может сплавляться практически с любым другим элементом, кроме меди и алюминия, и чаще всего используется в виде сплава с железом. Он имеет температуру плавления 3074 градусов по Фаренгейту и температуру кипения 639 градусов.5 градусов по Фаренгейту.

Инконель

Инконель представляет собой сплав никеля и хрома с несколькими другими элементами, такими как молибден. Инконель выпускается в нескольких различных марках и известен своей высокой прочностью при высоких температурах и коррозионной стойкостью.
Сплавы Inconel включают 600, 601, 625, 690, 718, 751, 903 и 939. Эти сплавы содержат различное количество никеля и хрома, в результате чего металлические сплавы обычно используются для нескольких важных применений, включая аэрокосмическую, ядерную и другие. высокотемпературные применения.

Стальные сплавы

Сама сталь представляет собой сплав углерода и железа. Сплавы стали с добавлением дополнительных элементов, таких как углерод (инструмент) сталь

 

 и нержавеющая сталь могут быть изготовлены гораздо более прочными, чем стандартная сталь. Каждый сплав специально разработан для оптимизации различных свойств для различных применений. Прочность на растяжение, коррозионная стойкость, твердость, ударопрочность, предел текучести и другие свойства зависят от выбранных легирующих элементов и используемых процессов.

Магниевые сплавы

Ученые продолжают разрабатывать и тестировать новые сплавы с еще более превосходными свойствами. В последние годы несколько различных университетских исследовательских групп объявили о новых типах магниевых сплавов, которые обладают исключительной прочностью, а также малым весом и высокой коррозионной стойкостью. Эти новые материалы уже используются в корпусах смартфонов и ноутбуков, электрических батареях и медицинских имплантатах.

Свяжитесь с IMS для получения продукции повышенной прочности сегодня

Industrial Metal Supply — ваш надежный поставщик высококачественных прутков, листов и пластин из углеродистой и нержавеющей стали, а также труб, труб и конструктивных профилей.

 

 

металлы, Основы металла

Предыдущий пост: Способы очистки нержавеющей стали

Next Post: Лучшие металлы для сварки

Избранные категории

Защита от ржавчины Основы работы с металлом How to Series Metal Shapes Industry Guides Metals

Другие категории

Свяжитесь с нами

Самый прочный металл в мире

Какой самый прочный металл на земле ? На практике ответить на этот вопрос довольно сложно, поскольку он зависит от нескольких факторов. Это зависит не только от того, как вы определяете прочность, но и от того, классифицируете ли вы сплавы или просто природные металлы. Однако хорошими кандидатами на звание самого прочного металла на земле являются углеродистая сталь, нержавеющая сталь, вольфрам, титан, хром и железо.

«Жизнь должна быть подобна драгоценным металлам: весить много в малом объеме». — Seneca

Трудно сказать, какие металлы действительно самые прочные, потому что прочность металла зависит от нескольких различных характеристик. (Хотя при этом сталь и различные стальные сплавы обладают самой высокой общей прочностью.) Титан и вольфрам также являются металлами с высокой естественной прочностью. Во Вселенной есть более сильные вещества, например, алмаз тверже любого из металлов утверждения, но это не металл.

4 Различные измерения прочности

Прочность металла обычно определяется одним из четырех различных атрибутов: ударной вязкостью, прочностью на сжатие, пределом текучести и пределом прочности при растяжении.

Ударная вязкость относится к способности металла или любого материала выдерживать удары и сохранять свою структуру неповрежденной. Это способность материалов не рассыпаться при ударе о другой объект. Большинство металлов не так легко разбить. Прочность на сжатие — это мера способности материалов сопротивляться раздавливанию или сжатию. Одним из основных способов измерения прочности на сжатие является использование шкалы Мооса, которая имеет шкалу от 0 до 10, где 10 является самым сильным. Предел текучести отслеживает способность куска металла, такого как балка или стальной стержень, сопротивляться остаточной деформации или изгибу. Это один из самых важных атрибутов, на который инженеры-строители должны обратить внимание. Прочность на растяжение можно рассматривать как противоположность прочности на сжатие, и она отражает, насколько хорошо металл сопротивляется попыткам разорвать его на части.

Фото: Foundry через Pixabay, CC0

Природные металлы — это всего лишь элементы, встречающиеся в природе на Земле, которые были очищены. Напротив, сплавы представляют собой комбинации различных металлов. Сталь — один из наиболее широко производимых сплавов, представляющий собой комбинацию углерода и железа. Сочетание этих двух элементов придает ему гораздо большую общую прочность, чем его составные части. Металлурги — это те, кто специализируются на создании определенных сплавов.

«Самый твердый металл поддается достаточному нагреву. Так и самое черствое сердце должно растаять перед достаточностью жара ненасилия. И нет предела способности ненасилия создавать тепло». — Махатма Ганди

Как уже упоминалось, поскольку разные свойства придают разным металлам разную прочность, трудно сказать, что один металл просто прочнее другого. Тем не менее, следующий список металлов представляет металлы, которые обычно классифицируются как имеющие самую высокую общую прочность, и различные металлы будут выбраны на основе требований проекта.

10 Различные прочные металлы

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь представляет собой особый сплав, содержащий компоненты марганца, хрома и стали. Добавление в сталь хрома и марганца придает ей устойчивость к коррозии в сочетании с высоким пределом текучести. Предел текучести нержавеющей стали составляет около 1550 МПа, а предел прочности при растяжении — около 1600 МПа. Сплав обладает высокой ударной вязкостью и средней оценкой Мооса.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь — чрезвычайно распространенный сплав углерода и железа, который производится уже несколько столетий. Он имеет очень высокие оценки во всех четырех категориях прочности, с пределом прочности на растяжение около 550 МПа и пределом текучести около 260 МПа. Он имеет показатель Мооса около 6,0 и высокую ударопрочность.

Сплавы стали/железа/никеля

«Если долго бить по металлу, он превратится в сталь». — Пенелопа Дуглас

Существуют различные сплавы стали, железа и никеля, которые изготавливаются путем соединения углеродистой стали с никелем. Эффект этой комбинации увеличивает и без того довольно высокий предел текучести углеродистой стали примерно до 420 МПа, а ее предел прочности на растяжение примерно до 460 МПа.

Титан

Титан — природный элемент, поэтому это не сплав. Он прочнее большинства других металлов, таких как вольфрам, когда речь идет о прочности на растяжение. Он имеет одно из лучших соотношений прочности на растяжение к плотности среди всех металлов. Титановые сплавы, как правило, очень легкие, а их прочность в дополнение к этому легкому свойству делает их идеальными для использования в аэрокосмической промышленности. Однако у титана, как правило, более низкий показатель Мооса.

Алюминид титана представляет собой сплав, созданный из ванадия, алюминия и титана. Комбинация этих трех металлов дает сплаву предел прочности при растяжении около 880 МПа и предел текучести около 800 МПа.

Вольфрам

Вольфрам — еще один встречающийся в природе элемент, очень похожий на титан. Известно, что вольфрам обладает самой высокой прочностью на растяжение из всех известных сплавов, природных металлов. Тем не менее, вольфрам также известен своей хрупкостью и легко разрушается при ударе по сравнению с другими металлами. Чтобы компенсировать это, вольфрам часто комбинируют с другими металлами, такими как сталь, для создания более прочных сплавов.

Карбид вольфрама является примером сплава вольфрама. Сочетание углерода с вольфрамом делает его более универсальным, с пределом текучести от 300 до 1000 МПа и пределом прочности при растяжении от 500 до 1050 МПа. Карбид вольфрама часто используется при создании инструментов с острыми краями, таких как циркулярные пилы и ножи.

Фото: ptdh через Pixabay, CC0

Железо

Железо — не только один из самых прочных металлов в мире, но его довольно просто собирать и очищать, что делает его выбором металлургов на протяжении большей части истории. . Железо использовалось для изготовления множества различных инструментов и оружия и часто использовалось в качестве дополнения к другим металлам. Чугун имеет показатель Мооса около пяти, в то время как он имеет предел прочности на растяжение около 414 МПа и предел текучести около 246 МПа.

Хром

Хром имеет показатель шкалы Мооса 9,0, что означает, что это, возможно, самый твердый металл во всем мире. Недостатки хрома заключаются в том, что он не обладает высокой прочностью на растяжение или пределом текучести по сравнению с другими металлами, поэтому его часто используют для дополнения других металлов и создания более прочных сплавов, а не в качестве единственного типа металла, используемого в проекте.

Инконель

Инконель — это суперсплав, состоящий из хрома, никеля и аустенита. Инконель известен тем, что сохраняет свою прочность даже в условиях высокой температуры и экстремального давления, что делает суперсплав идеальным выбором для использования в таких ситуациях, как ядерные реакторы и мощные турбины.

12 самых прочных металлов на Земле | На основе предела текучести и прочности на растяжение

Можете ли вы представить наше настоящее или будущее без таких важных металлов, как серебро, золото, титан и железо? Не о чем было бы думать. Эти металлы сыграли важную роль в формировании нашего прошлого и теперь служат основой, на которой мы строим наше будущее.

Почти каждый минерал или металл, найденный на Земле, так или иначе ценен для человека, но лишь немногие металлы имеют чрезвычайно важное значение. Чистые металлы обычно мягкие или слабые, чтобы их можно было использовать, однако включение других металлов и примесей делает их намного прочнее. Ниже мы составили список самых прочных металлов, найденных на Земле.

Прежде чем мы начнем, есть пара вещей, с которыми вам следует ознакомиться;

Модуль Юнга : Это мера эластичности материала или просто соотношение между напряжением и деформацией.

Предел текучести : Предел текучести/напряжение определяет максимальный предел напряжения материала, после которого материал начинает проявлять пластическое поведение.

Примечание. В этот список мы не включили какие-либо основные сплавы, но учитываются нечистые версии природных металлов.

12. Свинец

Свинец электролитический и один см ³

Модуль Юнга : 16 ГПа
Прочность на растяжение :12-17 МПа, относительно низкая температура плавления3, хотя свинец8 9000 высокая коррозионная стойкость делает его очень желательным элементом в различных отраслях промышленности. На Земле свинец является одним из наиболее часто встречающихся элементов наряду с серой. В настоящее время общепризнанным фактом является то, что свинец был известен людям еще до 6000 г. до н.э. и, вероятно, использовался для выплавки металлов.

Чаще всего свинец используется для производства различных типов сплавов. Он также используется в качестве красителя, окислителя в пластмассах, свечах, стекле и полупроводниках. Он использовался для изготовления пуль со времен средневековья.

11. Олово

Затвердевшее расплавленное олово | Изображение предоставлено: Jurii

Модуль Юнга : 50 ГПа
Предел текучести : 9–14 МПа
Предел прочности при растяжении : 15 МПа

Физически жестяная банка представляет собой мягкий серебристо-белый металл. как пластичным, так и податливым. При комнатных температурах он практически не подвержен коррозии и окислению.

Олово наиболее широко используется в сплавах, ярким примером которых являются мягкие припои олово-свинец, которые обычно состоят из 60 или более процентов олова. Из-за низкой токсичности луженая металлическая банка популярна в пищевой промышленности.

Это 49-й самый распространенный природный элемент на Земле.

10. Алюминий

Кусок алюминия

Модуль Юнга : 70 ГПа
Предел текучести : 15–20 МПа
Прочность на растяжение : 40–50 МПа

Алюминий обладает особыми качествами, которые делают его важным товаром для современного общества. Это один из наиболее широко используемых цветных металлов в мире. Около 8% земной коры состоит из алюминия, а его концентрация в Солнечной системе составляет 3,15 ppm (частей на миллион).

Благодаря своей низкой плотности и устойчивости к коррозии алюминий является ключевым элементом в аэрокосмической и инфраструктурной промышленности. В то время как чистый алюминий имеет предел текучести около 15-20 МПа, его сплавы намного прочнее и имеют предел текучести от 200 МПа до 600 МПа.

9. Золото

Золотой самородок из Австралии | Изображение предоставлено: James St. John/Flickr

Модуль Юнга : 70 ГПа
Прочность на растяжение : 100 МПа

Золото является одним из самых ценных и востребованных минералов на земле. Он одновременно очень пластичен и пластичен. Наше текущее научное понимание состоит в том, что золото и другие тяжелые элементы могли образоваться в сверхновых и других космических карьерах.

Металл широко используется в ювелирных изделиях, электронике и медицине. Исторически золото использовалось в денежных целях. Около 10% мирового производства золота идет на электронную/полупроводниковую промышленность, где оно используется для изготовления коррозионно-стойких компонентов.

8. Серебро

Серебро

Модуль Юнга : 83 ГПа
Прочность на растяжение : 170 МПа

Серебро, один из драгоценных металлов, жизненно важно для многих отраслей промышленности с высокой добавленной стоимостью. Он обладает самой высокой электропроводностью и теплопроводностью среди всех металлов, даже меди. Из-за более высокой стоимости металл используется только в нескольких отраслях, таких как электроника. Серебряное покрытие различных схем и полупроводниковых устройств необходимо для их правильного функционирования.

Помимо электроники и ювелирных изделий, серебро широко используется в качестве антибиотического покрытия в медицинских приборах. Он также является предпочтительным катализатором для большинства процессов окисления. Около 13 000 тонн серебра было использовано для обогащения урана во время Второй мировой войны.

7. Титан

Модуль Янга : 120 GPA
Устойчивость к урожайности : 100–225 МПа
Прочность на растяжение : 246–370 МПа

Титан является одним из десяти наиболее обли земной коры и встречается в большинстве магматических пород в виде оксидов. Металл имеет высокое отношение прочности к весу, высокую температуру плавления и относительно низкую электропроводность по сравнению с большинством других металлов.

Титан в основном используется в качестве легирующего элемента в различных типах сплавов для достижения большей прочности и мощности. Благодаря своей высокой коррозионной стойкости и прочности на растяжение титан стал основным материалом в аэрокосмической и судоходной промышленности.

6. Хром

Хромитовая руда

Модуль Юнга : 140 ГПа
Прочность на растяжение : 282 МПа

Твердый, блестящий металл на любой земле. Хром известен своими необычными магнитными свойствами; он проявляет антиферромагнитные свойства при комнатной температуре, но при температуре выше 38 °C превращается в парамагнитный металл.

Хром является 22-м наиболее распространенным элементом на Земле и в основном извлекается из земных минералов, таких как кимберлит.

Почти 85 процентов добываемого хрома приходится на производство металлических сплавов, а остальное используется для окрашивания, нанесения покрытий, производства огнеупорных материалов и в качестве катализатора для переработки углеводородов.

5. Медь

Старая медная посуда в Иерусалиме

Модуль Юнга : 130 ГПа
Предел текучести : 117 МПа
Прочность на растяжение : 210 МПа

Медь — один из очень немногих элементов, встречающихся в природе в пригодной для использования металлической форме, которую не нужно извлекать из какой-либо минеральной руды. Благодаря этой особенности люди могли использовать медь еще до 7000 г. до н.э. Затем, в 3500 г. до н.э., медь сплавили с оловом для получения бронзы. Это был первый случай в истории человечества, когда один металл был сплавлен с другим.

Знаете ли вы, что средний человек несет от 1,4 до 2,1 мг меди на кг своего веса. Чрезмерное накопление меди в печени может привести к тяжелому повреждению печени и психоневрологическим симптомам. Это состояние известно как болезнь Вильсона.

Большая часть производимой в мире меди используется в кабельных проводах и электрических цепях. Другие области применения меди включают сантехнику и кровлю.

4. Nickel

A Nickel Bar

Модуль Янга : 170 GPA
Прочность урожая : 140–350 МПа
Прочность на растяжение : 140–195 МПа

Никель, перевод метал, металлический транспортный металл, вилтал для витала для для. производство сплавов, так как почти 68 процентов всего мирового производства никеля используется в нержавеющей стали. Другие области применения никеля включают гальваническое покрытие, производство перезаряжаемых батарей и чеканку монет.

В природе никель в основном встречается в минералах с высоким содержанием серы или мышьяка, таких как никелин, пентландит и миллерит. Индонезия является крупнейшим в мире производителем никеля, за ней следуют Филиппины и Россия.

Никель также играет биологическую роль в организме человека и микроорганизмов, включая грибы и эубактерии. Исследование, проведенное в 2014 году, показало, что у пациентов, страдающих диабетом 2 типа, наблюдается более высокая концентрация никеля в крови по сравнению с теми, у кого нет этого заболевания.

3. Танталум

ТАНТАЛИТНАЯ РУДА

Модуль Янга : 186 GPA
Устойчивая сила : 180 МПа
Уравновешивание : 200 МПа

Помимо того факта, что Танталум является сильным металлом. один из самых плотных материалов на Земле. Тантал известен своей способностью противостоять коррозии настолько, что может выдерживать сильно коррозионную царскую водку при температуре ниже 150°C.

Элемент принадлежит к особой группе металлов, чрезвычайно устойчивых к нагреву, известных как тугоплавкие металлы. Эти металлы, хотя и в небольших количествах, широко используются в производстве различных сплавов.

Прочтите: 15 самых плотных материалов на Земле | Объемная массовая плотность

Тантал также используется в электронной промышленности для производства прочных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, персональных компьютеров, фотоаппаратов и различных устройств для автомобилей.

2. Железо/сталь

Стальная печь

Модуль Янга : 186 GPA
Прочность на урожайность : 180 МПа
Прочность на распределение : 200 МПа

Железное составляет большая самый распространенный элемент на земной коре. Этот элемент в чистом виде слаб, но его легко комбинировать с другими элементами для производства сплавов железа, таких как чугун и сталь, благодаря их прочности и относительно низкой стоимости.

Современные стали можно разделить на четыре разновидности; углеродистая сталь, низколегированная сталь, высокопрочная низколегированная сталь и легированная сталь. В то время как углеродистая сталь состоит в основном из железа и углерода, другие типы стали содержат различные количества других элементов, таких как марганец, молибден, хром или никель.

Сталь наиболее широко используется в тяжелом оборудовании и строительной отрасли. Несмотря на появление алюминия, сталь остается жизненно важной для производства кузовов автомобилей.

1. Вольф

вольфрамовый нить внутри лампы

Модуль Янга : 411 ГПа
Прочность урожая : 550 МПа
Распределение. прочность. Впервые он был обнаружен в виде кислоты в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле.