😮 Самый твердый металл в мире, самые прочные металлы в мире
Когда речь идет о твердом и прочном металле, то в своем воображении человек сразу же рисует воина с мечом и в доспехах. Ну или с саблей, и обязательно из дамасской стали. Но сталь, хоть и прочный, но не чистый металл, ее получают путем сплава железа с углеродом и некоторыми другими металлами-добавками. И при необходимости сталь подвергают обработке, чтобы изменить ее свойства.
Легкий прочный металл серебристо-белого цвета
Каждая из добавок, будь то хром, никель или ванадий, отвечают за определенное качество. А вот для прочности добавляют титан – получаются самые твердые сплавы.
По одной версии, металл получил свое название от Титанов, могучих и бесстрашных детей богини Земли Геи. Но по другой версии, серебристое вещество названо в честь королевы фей Титании.
Титан открыли немецкий и английский химики Грегор и Клапрот независимо друг от друга с разницей в шесть лет.
Произошло это в конце 18-го века. Вещество тут же заняло место в периодической системе Менделеева. Спустя три десятилетия был получен первый образец металлического титана. И довольно долго металл не использовали из-за его хрупкости. Ровно до 1925 года – именно тогда, после ряда опытов, иодидным методом был получен чистый титан. Открытие стало настоящим прорывом. Титан оказался технологичным, на него тут же обратили внимание конструкторы и инженеры. И сейчас металл из руды получают, в основном, магниетермический способом, который предложили в 1940 году.
Титан — самый твёрдый используемый металл
Если затрагивать физические свойства титана, то можно отметить его высокую удельную прочность, прочности при высоких температурах, маленькую плотность и коррозийную стойкость. Механическая прочность титана в два раза выше прочности железа и в шесть – алюминия. При высоких температурах, где легкие сплавы уже не работают (на основе магния и алюминия), на помощь приходят титановые сплавы.
К примеру, самолет на высоте в 20 километров развивает скорость в три раза выше, чем скорость звука. И температура его корпуса при этом около 300 градусов по Цельсию. Нагрузки такие выдерживает только титановый сплав.
По распространенности в природе металл занимает десятое место. Титан добывают в ЮАР, России, Китае, Украине, Японии и Индии. И это далеко не полный перечень стран.
Титан — прочный и легкий металл в мире
Перечень возможностей применения металла вызывает уважение. Это военная промышленность, остепротезы в медицине, ювелирные и спортивные изделия, платы мобильных телефонов и многое другое. Постоянно возносят титан конструкторы ракето, авиа, кораблестроения. Даже химическая промышленность не оставила металл без внимания. Титан отличен для литья, ведь очертания при отливке точны и имеют гладкую поверхность. Расположение атомов в титане аморфное. И это гарантирует высокую прочность при растяжении, ударную вязкость, превосходные магнитные свойства.
Твердые металлы с наибольшей плотностью
Одними из самых твердых металлов, так же, являются осмий и иридий. Это вещества из платиновой группы, у них самая высокая, почти одинаковая, плотность.
Иридий открыли в 1803 году. Обнаружил металл химик из Англии Смитсон Теннат, во время исследования природной платины из Южной Америки. Кстати, с древнегреческого «иридий» переводится как «радуга».
Иридий — редкий и твердый металл на планете
Самый твердый металл добыть довольно сложно, поскольку в природе его почти нет. И часто металл находят в метеоритах, которые упали на землю. По словам ученых, на нашей планете содержание иридия должно быть намного больше. Но из-за свойств металла – сидерофильности – он находится на самой глубине земных недр.
Иридий довольно сложно обработать и термическим, и химическим способом. Металл не вступает в реакцию с кислотами, даже сочетаниями кислот при температуре меньше 100 градусов.
При этом, вещество подвержено процессам окисления в царской водке (это смесь соляной и азотной кислот).
Интерес, как к источнику электрической энергии, представляет изотоп иридия 193 m 2. Поскольку период полураспада металла составляет 241 год. Нашел широкое применение иридий в палеонтологии и промышленности. Его используют при изготовлении перьев для ручек и определение возраста разных слоев земли.
А вот осмий открыли на год позже, чем иридий. Этот твердый металл нашли в химическом составе осадка платины, которая была растворена в царской водке. И название «осмий» получилось из древнегреческого слова «запах». Металл не подвержен механическому воздействию. При этом, один литр осмия в разы тяжелее, чем десять литров воды. Впрочем, это свойство пока осталось без применения.
Осмий — один из самых твёрдых металлов
Осмий добывают на американских и российских рудниках. Богато его месторождение и в ЮАР. Довольно часто металл находят в железных метеоритах.
Для специалистов представляет интерес осмий-187, который экспортируется только из Казахстана. С его помощью определяют возраст метеоритов. Стоит отметить, что всего один грамм изотопа стоит 10 тысяч долларов.
Ну а используют осмий в промышленности. И не в чистом виде, а в виде твердого сплава с вольфрамом. Производят из вещества лампы накаливания. Осмий является катализатором при изготовлении нашатырного спирта. Редко из металла изготавливают режущие части для нужд хирургии.
Самый твердый металл из чистых
Самый твердый из чистейших металлов на планете – хром. Он отлично поддается механической обработке. Металл голубовато-белого цвета обнаружили в 1766 году в окрестностях Екатеринбурга. Минерал тогда получил название «сибирский красный свинец». Его современное название – крокоит. Через несколько лет после открытия, а именно, в 1797 году, французский химик Воклен выделил из металла новый металл, уже тугоплавкий. Специалисты сегодня полагают, что полученное вещество – карбид хрома.
Хром — очень твёрдый и прочный металл
Название этого элемента образовано от греческого «цвет», ведь сам металл славится разнообразием окраски своих соединений. Хром довольно просто встретить в природе, он распространенный. Найти металл можно в ЮАР, которая по добыче занимает первое место, а так же в Казахстане, Зимбабве, России и Мадагаскаре. Присутствуют месторождения в Турции, Армении, Индии, Бразилии и на Филиппинах. Специалисты особенно ценят некоторые соединения хрома – это хромистый железняк и крокоит.
Самый твердый металл в мире — вольфрам
Вольфрам – это химический элемент, самый твердый, если рассматривать его в ряду с другими металлами. Его температура плавления необычайно высока, выше – только у углерода, но это не металлический элемент.
Но природная твердость вольфрама в то же время не лишает его гибкости и податливости, что позволяет выковывать из него любые необходимые детали.
Именно его гибкость и теплоустойчивость делает вольфрам идеально подходящим материалом для выплавки мелких деталей осветительных приборов и деталей телевизоров, например.
Вольфрам — самый твердый металл в мире
Используется вольфрам и в более серьезных областях, например, оружестроении — для изготовления противовесов и артиллерийских снарядов. Этим вольфрам обязан высокому показателю плотности, что делает его основным веществом тяжелых сплавов. Плотность вольфрама близка по показателю к золоту – всего несколько десятых составляют разницу.
На сайте uznayvse.ru можно прочитать какие же металлы являются самыми мягкими, как их используют, и что из них делают.
Самый твердый металл в мире
Многих любителей интересных фактов интересует вопрос, какой металл самый твердый? И навскидку ответить на этот вопрос будет непросто. Конечно, любой учитель химии без труда скажет правильно, даже не задумываясь. Но среди рядовых граждан, которые последний раз занимались химией в школе, не многие смогут правильно и быстро дать ответ.
Это связано с тем, что все с детства привыкли делать разнообразные игрушки из проволоки и хорошо запомнили, что медь и алюминий мягкие и хорошо поддаются сгибанию, а вот стали наоборот не так просто придать желаемую форму. С тремя названными металлами человек имеет дело чаще всего, поэтому остальные кандидатуры даже не рассматривает. Но сталь, конечно же, не является самым твердым металлом в мире. Справедливости ради стоит отметить, что это вообще не металл в химическом смысле, а соединение железа с углеродом.
Что такое титан?
Самым твердым металлом является титан. Впервые чистый титан был получен в 1925 году. Это открытие произвело фурор в научных кругах. На новый материал сразу же обратили внимание промышленники и по достоинству оценили преимущества от его использования. По официальной версии, самый твердый металл на Земле получил свое название в честь несокрушимых Титанов, которые согласно древнегреческой мифологии были основателями мира.
По оценкам ученых суммарные мировые запасы титана на сегодняшний день составляют около 730 миллионов тонн.
Титан — легкий металл серебристого цвета с температурой плавления 1670 градусов по Цельсию. Проявляет высокую химическую активность только при нагревании, в нормальных условиях не реагирует с большинством химических элементов и соединений. В природе не встречается в чистом виде. Распространен в виде рутиловых (двуокись титана) и ильменитовых (сложное вещество, состоящее из двуокиси титана и оксида двухвалентного железа) руд. Чистый титан выделяется путем спекания руды с хлором, а затем вытеснения более активным металлом (чаще всего магнием) из полученного тетрахлорида.
Промышленное применение титана
Самый твердый металл имеет довольно широкий спектр применения во многих отраслях. Аморфно расположенные атомы обеспечивают титану высочайший уровень прочности на растяжение и кручение, хорошую сопротивляемость ударному воздействию, высокие магнитные качества. Металл используется для изготовления корпусов воздушного транспорта и ракет. Он хорошо справляется с огромными нагрузками, которые испытывают на себе машины, находясь на огромной высоте. Также титан применяется при производстве корпусов для подводных лодок, так как способен выдерживать высокое давление на больших глубинах.
В медицинской отрасли металл используется при изготовлении протезов и зубных имплантатов, а также хирургических инструментов. В качестве легирующей добавки элемент добавляют в некоторые марки стали, что придает им повышенную прочность и стойкость к коррозии. Титан хорошо подходит для литья, так как позволяет получать идеально гладкие поверхности.
Сложноорганические соли титана применяют в качестве затвердительного катализатора в лакокрасочном производстве. Из карбида титана изготавливают различные инструменты и насадки для обработки и сверления других металлов. В точном машиностроении из титанового алюминида производят износостойкие элементы, которые обладают высоким запасом прочности.
Самый твердый сплав металла был получен американскими учеными в 2011 году. В его состав вошли палладий, кремний, фосфор, германий и серебро. Новый материал был назван «металлическое стекло». Он соединил в себе твердость стекла и пластичность металла. Последнее не позволяет трещинам распространяться, как это происходит со стандартным стеклом. Естественно, в широкое производство материал запущен не был, так как его компоненты, особенно палладий, относятся к редким металлам и стоят очень дорого.
В данный момент усилия ученых направлены на поиски альтернативных компонентов, которые бы позволили сохранить полученные свойства, но значительно снизили стоимость производства. Тем не менее, отдельные детали для аэрокосмической отрасли уже производятся из полученного сплава. Если альтернативные элементы удастся внедрить в структуру и материал получит широкое распространение, то вполне возможно, что он станет одним из самых востребованных сплавов будущего.
Какие самые твердые металлы в мире? » BorTec
1. Вольфрам (1960–2450 МПа)
Вольфрам — один из самых твердых металлов, встречающихся в природе. Этот редкий химический элемент, также известный как вольфрам, обладает высокой плотностью (19,25 г/см3), а также высокой температурой плавления (3422 °C/6192 °F). В его редкой форме с вольфрамом трудно работать из-за его хрупкости, которую можно изменить, очистив. Вольфрам часто используется для создания твердых сплавов, таких как быстрорежущая сталь, для повышения защиты от истирания, а также для улучшения электропроводности.
2. Иридий (1670 МПа)
Подобно вольфраму, иридий является химическим элементом, обладающим высокой плотностью и устойчивостью к высоким температурам. Иридий относится к платиновой группе металлов, внешне напоминающих платину. Однако с иридием трудно работать. Поскольку иридий очень твердый, он также довольно хрупок, что только усугубляется его очень высокой температурой плавления, превышающей 2000 ° C. Иридий считается одним из самых редких элементов на поверхности Земли, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.
3. Сталь
Сталь представляет собой сплав железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. Из-за множества вариантов и уровней качества стали, которые могут быть приняты, не существует единого значения твердости. Существует множество методов отпуска стали для улучшения защиты стали от износа, термостойкости и защиты от истирания. Например, Borocoat оптимизирует твердость стали, не делая ее хрупкой.
4. Осмий (3920–4000 МПа)
Осмий относится к металлам платиновой группы и имеет высокую плотность. Фактически, это самый плотный природный элемент на Земле с плотностью 22,59 г/см3. По этой же причине осмий не плавится до 3033 °C, что затрудняет работу с металлом. Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), его можно использовать во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность.
5. Хром (687-6500 МПа)
Хром – элемент, часто встречающийся в сплавах, таких как нержавеющая сталь. По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость к царапинам, он находится в числе лучших. Хром ценится за его высокую коррозионную стойкость, а также за его твердость. Поскольку с ним легче обращаться, а также он более распространен, чем металлы платиновой группы, хром является популярным элементом, используемым в сплавах.
6. Титан (716 – 2770 МПа)
Титан известен своей прочностью. Несмотря на то, что титан не совсем сравним с другими металлами в этом списке с точки зрения твердости по Бринеллю, он имеет впечатляющее соотношение прочности и веса.
Даже в чистом виде титан тверже многих сталей. Как тугоплавкий металл, он очень устойчив к нагреву и истиранию, поэтому титан и его сплавы популярны. Например, он может быть легирован железом и углеродом.
ЗАКАЛКА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЦЕССА BORINOX®
Вы ищете способ упрочнения нержавеющей стали без нарушения защиты от износа и коррозионной стойкости? Тогда воспользуйтесь нашим уникальным процессом BORINOX®. Для получения дополнительной информации, не стесняйтесь обращаться к нам.
Какие 10 самых прочных металлов на Земле?
Обновлено 13 марта 2018 г.
Автор Chris Deziel
Ученым и инженерам полезно группировать металлы от самых прочных к самым слабым, но главное препятствие для осмысленного выполнения этого состоит в том, что прочность определяется несколькими свойствами. Имея это в виду, сталь и ее сплавы обычно возглавляют большинство списков общей прочности. Вольфрам обычно занимает первое место в списках, ограниченных природными металлами, хотя титан является близким соперником.
Ни один из этих металлов не является таким твердым, как алмаз, или таким прочным, как графен, но эти структуры углеродной решетки не являются металлами.
Четыре определяющих фактора прочности
При оценке прочности металла можно говорить о любом из четырех качеств:
- Прочность на растяжение — это мера того, насколько хорошо металл сопротивляется разрыву. Тесто для печенья и замазка имеют низкую прочность на растяжение, в то время как графен имеет одну из самых высоких прочности на растяжение, когда-либо зарегистрированных.
- Прочность на сжатие или твердость измеряет, насколько хорошо материал сопротивляется сжатию. Один из способов определить это — использовать шкалу Мооса со значениями от 0 до 10, где 10 — самое сложное.
- Предел текучести относится к тому, насколько хорошо стержень или балка из определенного металла сопротивляется изгибу и остаточной деформации.
Это важная мера для инженеров-строителей. - Ударная вязкость — это способность материала сопротивляться удару без разрушения. Хотя алмаз имеет 10 баллов по шкале Мооса, он может расколоться при ударе молотком. Сталь не такая твердая, как алмаз, но ее нелегко разбить.
Это важная мера для инженеров-строителей. Сплавы Против. Природные металлы
Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной создания сплавов является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода и намного тверже, чем любой из двух ее элементарных компонентов. Металлурги создают сплавы большинства металлов, даже стали, и они входят в списки самых твердых металлов.
Список самых прочных металлов
Поскольку на прочность металла влияет множество факторов, трудно составить упорядоченный список от самого сильного к самому слабому.
Следующий неупорядоченный список включает в себя самые прочные природные металлы и сплавы в мире, но порядок может меняться в зависимости от того, какое свойство считается наиболее важным.
Углеродистая сталь . Этот распространенный сплав железа и углерода производился веками и имеет высокие оценки по всем четырем качествам, определяющим прочность. Он имеет предел текучести 260 мегапаскалей (МПа) и предел прочности при растяжении 580 МПа. Он имеет около 6,0 баллов по шкале Мооса и обладает высокой ударопрочностью.
Сплав стали, железа и никеля
. Существует несколько вариантов этого сплава, но в целом легирование углеродистой стали никелем повышает предел текучести до 1420 МПа, а предел прочности при растяжении до 1460 МПа. Нержавеющая сталь – Сплав стали, хрома и марганца позволяет получить коррозионно-стойкий металл с пределом текучести до 1560 МПа и пределом прочности при растяжении до 1600 МПа. Как и все виды стали, этот сплав обладает высокой ударопрочностью и имеет средний балл по шкале Мооса.
Вольфрам – Обладая самой высокой прочностью на растяжение из всех встречающихся в природе металлов, вольфрам часто комбинируют со сталью и другими металлами для создания еще более прочных сплавов. Однако вольфрам хрупок и разбивается при ударе.
Карбид вольфрама – сплав вольфрама и углерода, этот материал обычно используется для инструментов с режущими кромками, таких как ножи, диски для циркулярных пил и сверла. Вольфрам и его сплавы имеют типичный предел текучести от 300 до 1000 МПа и предел прочности при растяжении от 500 до 1050 МПа.
Титан . Этот встречающийся в природе металл имеет самое высокое отношение прочности на растяжение к плотности среди всех металлов, что делает его прочнее вольфрама. Однако по шкале твердости Мооса он имеет более низкие баллы. Титановые сплавы прочны и легки и часто используются в аэрокосмической промышленности.
Алюминид титана – Этот сплав титана, алюминия и ванадия имеет предел текучести 800 МПа и предел прочности при растяжении 880 МПа.