Самый прочный сплав: Создан самый крепкий сплав, известный человечеству — Naked Science

Создан самый прочный сплав в мире

Поиск по сайту

Наука 9 декабря 2022

Далее

Анастасия Никифорова Новостной редактор

Анастасия Никифорова Новостной редактор

Ученые создали высокоэнтропийный металлический сплав, который состоит из хрома, кобальта и никеля. Подробности о разработке публикует Nature.

Читайте «Хайтек» в

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и Ок-Риджской национальной лаборатории изучали свойства металлического сплава из хрома, кобальта и никеля — CrCoNi.

Они измерили ударную вязкость нового сплава, и она оказалась рекордно высокой. Также выяснилось, что материал обладает высокой пластичностью и впечатляющей устойчивостью к остаточной деформации.

Конструкционные материалы должны быть не только прочными, но и пластичными, а также устойчивыми к разрушению. Как отмечают авторы исследования, обычно приходится идти на компромисс. Однако новый материал сочетает в себе все три показателя. Одно из его удивительных свойств — вместо того, чтобы становиться хрупким при низких температурах, его прочность растет.

Сплав относится к подгруппе высокоэнтропийного класса металлов (ВЭС). Они изготавливаются из равной смеси каждого составного элемента, в отличие от обычных сплавов. Там один элемент «доминирует» над остальными. Это в итоге и придает материалу высокое сочетание прочности и пластичности при нагрузке.

Металл отличается впечатляющими показателями ударной вязкости. Напомним, ударная вязкость металла — способность материала поглощать кинетическую энергию в процессе в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки. Как правило, она способна привести к пластичным и непластичным деформациям. 

Ударная вязкость CrCoNi вблизи температур жидкого гелия (20 Кельвинов, −253,15 °C) достигает 500 МПа*м (мегапаскалей на метр). В тех же единицах ударная вязкость куска кремния равна единице, алюминиевого каркаса пассажирских самолетов — около 35, а некоторых видов стали — около 100. «Однозначно 500 — это невероятная цифра», — пишут исследователи.

Читать далее:

Существует ли наука в экстремальных условиях? Отвечаем в цифрах

Супервулкан Йеллоустоун оказался в разы опаснее, чем считали ученые

Яйцо сбросили из космоса: посмотрите, что с ним стало

^{На обложке: снимки, полученные с помощью микроскопии, показывают траекторию разрушения и сопутствующую деформацию кристаллической структуры в сплаве CrCoNi в нанометровом масштабе во время стрессовых испытаний при температуре 20 Кельвинов.
Предоставлено: Роберт Ричи/Лаборатория Беркли}

Читать ещё

Поздравляем, вы оформили подписку на дайджест Хайтека! Проверьте вашу почту

Спасибо, Ваше сообщение успешно отправлено.

Самый прочный сплав в мире: химические и физические свойства

Главная » Сплавы » Какой сплав считается самым прочным в мире?

На чтение 3 мин

Содержание

1. О металлах в природе
2. Как производят металлы
3. Самые прочные из металлов
4. Самый прочный сплав
5. Физические и химические свойства
6. Особенности изготовления и сферы применения

Металлы вместе с легирующими добавками образуют самый прочный сплав. В первую очередь, это касается твердости. Кроме того, они отличаются рядом показателей, среди которых тепло и электропроводность. Прочные сплавы востребованы в промышленности. Особенно это касается самолетостроения, где наряду с прочностью требуется легкость. В крепких сплавах нуждается автомобилестроение и судостроение.

Титан

О металлах в природе

Металлы разделяются на черные и цветные. Классическим представителем первого вида является железо. Цветные образуют более дорогостоящую группу.

Как производят металлы

Металлы в чистом виде в природе не встречаются. Содержатся они в рудах.

Их производство идет по следующим этапам:

• определение месторождений;
• добыча руды:
• извлечение металла.

Самые прочные из металлов

Прочность — это свойство металла противостоять внешним нагрузкам. Сопротивляемость элемента обеспечивается его внутренней структурой, способной создавать внутреннее напряжение, которое противостоит наружному давлению.

К самым прочным металлам относятся:

• титан;
• рений;
• бериллий;
• хром;
• тантал;
• иридий.

Самый прочный сплав

Самые твердые сплавы в мире — вольфрамовые. Основу составляют порошки, состоящие из нескольких карбидов металлов и кобальта. Смешивание ведется в определенной пропорции. Разработанная учеными технология позволяет получать сплавы высокой степени твердости.

Маркируются такие соединения буквенным обозначением: ВК3, где В —принадлежность к вольфрамовой группе. К — содержание кобальта в процентах.

Физические и химические свойства

Основные физические свойства вольфрамовых сплавов:

1. Характерной особенностью является красностойкость. Она составляет 800 градусов. Термин означает, что режущая кромка в состоянии выдерживать такую температуру. Это обеспечивается высокой теплопроводностью. Благодаря чему идет отвод тепла.
2. Высокая твердость, которая составляет 90 единицы по Роквеллу.
3. Температура плавления достигает 2780 градусов.

Химическая стойкость к внешней среде повышается с увеличением процентного содержания кобальта.

Химические свойства титана

Особенности изготовления и сферы применения

Технология получения твердых сплавов из вольфрама состоит из следующих этапов:

1. Сначала формируется грубый порошок вольфрама, который затем измельчается и просеивается.
2. Таким же образом получаются порошки карбида вольфрама и кобальта.
3. Идет их перемешивание с добавлением клея. В этом качестве выступает каучук, растворенный в бензине.
4. Смесь подсушивается и прессуется.
5. Технологический процесс заканчивается двумя спеканиями.

Твердый материал используется в изготовлении следующих изделий:

• резцов для токарных станков;
• клейм;
• валки для прокатки;
• шариков и обоймы для подшипников.
• напайки для инструмента горнодобывающего оборудования;

( 4 оценки, среднее 3 из 5 )

Поделиться

Какой самый прочный металл на Земле?

Когда мы говорим о ударной вязкости металлов, необходимо учитывать множество факторов, таких как текучесть и прочность на сжатие, твердость и некоторые другие свойства. Мы полагаемся на металлы для всех видов строительства и технологий. Иногда из-за отсутствия осведомленности и знаний мы склонны использовать металлы, которые не подходят для определенной цели. Разумный выбор типа металла чрезвычайно важен для создания прочной основы для различных применений и конструкций.

Мы изучили все, от самых прочных до самых слабых металлов на земле. Итак, без лишних слов, давайте изучим эту статью.

Какой металл самый прочный?

Вольфрам — самый прочный металл на земле. Это один из самых универсальных металлов, который можно использовать в самых разных областях. Такой тип металла обеспечивает лучшую долговечность, проводимость и обладает многими другими свойствами, что делает его одним из лучших доступных вариантов на рынке. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов, что делает этот материал одним из самых прочных металлов.

Температура плавления составляет более 3000 градусов по Фаренгейту, наряду с самой большой прочностью на растяжение среди всех природных металлов. Прочность на растяжение относится к способности материала выдерживать любую силу или давление без разрушения. Он имеет предел прочности на разрыв от 50 000 до 60 000 фунтов на квадратный дюйм (PSI). Поэтому вам определенно может быть трудно сломать этот металл.

Вольфрам часто используется в лампочках в качестве нити накала для других нагревательных элементов. В случае ламп накаливания вольфрам часто служит базовой нитью накаливания. Электричество проходит через вольфрамовую нить, нагревается и излучает свет. Эти нити обладают высокими проводящими свойствами и, таким образом, отвечают за создание освещающего света в лампочках. Кроме того, вольфрам также используется в производстве многих сплавов, таких как быстрорежущая сталь, и в качестве заменителя золота. Он имеет свойства, подобные золоту, что делает его более желательным материалом для ювелирных изделий.

 

Какие самые прочные металлы на Земле?

Вот список самых прочных металлов на земле, которые вы должны использовать в строительстве или других целях.

1. Осмий

Металлы осмия хорошо известны своим голубовато-белым и чрезвычайно прочным внешним видом. Их температура плавления может достигать 3030 градусов по Цельсию, что делает их наиболее трудно ломаемыми. Они обычно не используются в строительных целях; скорее они в основном используются в наконечниках перьевых ручек и компонентах электрических цепей. Осмий — один из самых плотных природных металлов на Земле. Несмотря на то, что осмий является одним из самых прочных металлических материалов, он мягче алмаза.

2. Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь частично состоит из хрома, железа и углерода. Это делает его одним из лучших вариантов сочетания металлических материалов в современном мире. Стали широко используются для крепления зданий, корпусов транспортных средств, корабельной инфраструктуры, машин, электроприборов и оружия. Несомненно, нержавеющая сталь является наиболее полезным и известным типом самого прочного металла на рынке. Они обладают пределом текучести до 1560 МПа и пределом прочности при растяжении до 1600 МПа.

3. Хром

Хром представляет собой характерный серебристый и блестящий самый прочный металл, который слишком хрупок, чтобы использоваться сам по себе для многих целей или применений. Его обычно сплавляют со сталью для получения нержавеющей стали и с другими металлами, чтобы сделать их более твердыми. В своем естественном состоянии хром может быть одним из самых твердых металлов. Хром может быть идеальным выбором для гальваники. Он имеет предел прочности на растяжение около 418 МПа и предел текучести 316 МПа. Он оценивает 9по шкале твердости Мооса.

4. Алюминид титана

Титан в сочетании с металлами обычно превосходит большинство металлов в категории самых прочных металлов в мире. Алюминид титана — это специальный сплав, состоящий из титана, алюминия и ванадия. Он широко известен как гамма-алюминид титана. Он предлагает высокотемпературные характеристики с малым весом для лопаток турбины. Он может быть таким же прочным, как сплав на основе никеля, но в два раза легче металла. Титан предлагает прочность на растяжение 880 МПа и предел текучести 800 МПа.

5. Карбид вольфрама

Подобно хрому, природный вольфрам очень хрупок по своей природе. Поэтому становится необходимым комбинировать вольфрам с другими материалами для улучшения их свойств. Карбид вольфрама представляет собой комбинацию углеродистых и вольфрамовых металлов. С этой комбинацией мы можем ожидать высокую ударопрочность и самый прочный металл на рынке. Это идеальный вариант для изготовления инструментов с режущей кромкой и для станков с ЧПУ. Он имеет предел текучести от 300 до 1500 МПа и предел прочности при растяжении до 1500 МПа 9.0003

6. Углеродистая сталь

Сплав углеродистой стали веками использовался для многих целей. Он обладает всеми четырьмя свойствами прочности и, следовательно, является одним из широко используемых металлов за последние десятилетия. Углеродистая сталь — это сплав железа и углерода, определяющий прочность. Он обладает высокой ударопрочностью, поэтому вам не нужно беспокоиться о серьезных повреждениях. Он имеет предел текучести 260 МПа и предел прочности при растяжении около 580 МОА. При этом он имеет 6 баллов по шкале Мооса.

7. Магниевый сплав

Магниевый сплав считается одним из самых прочных и легких металлов в современном мире. На самом деле ученые экспериментируют именно с этим сплавом. Есть еще так много факторов, которые еще предстоит открыть о магниевом сплаве. Тем не менее ожидается, что он будет прочнее титанового сплава и легче алюминиевых металлов. Кроме того, есть подозрения, что если этот металл использовать в автомобилях, это автоматически сэкономит 40% топлива без каких-либо модификаций двигателя. Мы надеемся на более эффективное использование именно этого сплава в ближайшем будущем.

8. Никелевый сплав стали и железа

Железо и никель считаются наиболее распространенными металлами в метеоритах и ​​в плотных металлических ядрах Земли. На рынке доступно несколько смесей этого конкретного сплава. Более того, смешивание углеродистой стали со сплавом сталь-железо-никель может увеличить предел текучести и прочность на растяжение стандартной углеродистой стали намного выше воображаемого. Вы также можете комбинировать эту комбинацию с другими металлами для достижения лучших результатов. Сплав стали и железа с никелем обеспечивает предел текучести 1420 МПа и предел прочности на растяжение 1460 МПа.

Типы коррозионностойких металлов

Ниже мы упомянули 3 различных типа металлов, которые не ржавеют 

1. Алюминий  

Алюминий не обладает свойствами стали или железа, что помогает снизить риск принуждения резко. Это самостойкий металл, создающий защиту от коррозии. Алюминий при контакте с водой образует тонкий слой оксида алюминия, защищающий металл от коррозии. С другой стороны, он остается устойчивым к влаге даже при воздействии суровых погодных условий и может легко использоваться в различных областях. Очень легко согнуть или построить муравьиную конструкцию из алюминия, так как это один из самых легких металлов.

2. Латунь

Из-за того, что в латуни присутствует незначительное количество железа, латунь практически не подвержена ржавчине. Однако он может окисляться при контакте с водой. Окисление латуни затвердевает на поверхности, которая видна зелеными, синими или черноватыми слоями. Окисление латуни обычно ограничивается только поверхностью и не влияет на целостность латуни. Это популярный выбор для декоративных предметов, предметов интерьера и музыкальных инструментов.

3. Медь и бронза

Медь можно легко найти где угодно, а бронза — это просто еще один медный сплав, состоящий из олова и других металлов. И медь, и латунь могут быть одним из лучших вариантов для большинства применений, не беспокоясь о коррозии и ржавчине.

Алмаз прочнее титана?

Титан — один из самых прочных чистых металлов в мире. Однако сочетание металлов с другими материалами всегда прочнее по сравнению с отдельными металлами. Комбинированные материалы, такие как сплав и алмазы, могут легко выделиться по качеству и долговечности по сравнению с титаном. Алмазы – самый твердый природный материал в мире. Титан, конечно, не прочнее и тверже алмаза. Прочность алмазов колеблется в пределах 60 ГПа, тогда как прочность титана может достигать 0,434 ГПа или гигапаскалей. С другой стороны, бриллианты легко превосходят титан по шкале твердости, она составляет около 98.07 по шкале Роквелла, в то время как твердость титана составляет около 36 единиц по шкале Роквелла. Они находятся на глубине от 87 до 120 миль земной мантии. Тепло и давление создают изменения в молекулах алмаза и заставляют их плотно слипаться друг с другом, что еще больше ограничивает движения. Из-за близости этих молекул происходит жесткая связь, что делает алмазы одним из самых твердых материалов на планете.

Какой металл тверже титана?

Твердость металлов обычно зависит от отношения их прочности к плотности, чувствительности материалов к царапинам и уровня твердости по шкале Мооса этих материалов. Комбинированные металлы обычно прочнее или тверже, чем отдельные металлы, такие как титан. Углеродистая сталь сочетает в себе прочность стали с устойчивостью молекул углерода, что делает их более прочными и практически высококачественными металлами по сравнению с титанами. Другие металлы, такие как вольфрам, могут легко занять более высокое положение, чем титан, поскольку он обладает самой высокой прочностью на растяжение и температурой плавления среди всех металлов. Будучи самым прочным металлом на земле, вольфрам часто комбинируют со сталью и другими металлами для получения более прочных сплавов.

Как указано выше, алмазы также являются одним из таких материалов, который тверже титана. Им требуется от 1 до 3,3 миллиарда лет, чтобы сформировать жесткую или жесткую молекулярную связь, которая делает их самым прочным материалом. Двигаясь вперед, стальные сплавы являются самым прочным металлическим сплавом, доступным в настоящее время на рынке. Однако, когда титан сочетается с другими металлами, такими как алюминий или ванадий, он становится прочнее большинства металлов. Поэтому, если вы хотите использовать титан для тяжелых условий эксплуатации, рекомендуется выбирать титановый сплав, а не один металлический титан.

Какой самый слабый материал на Земле?

Тальк часто считают одним из самых мягких и непрочных материалов на земле. Он сделан из кремния и кислорода, который содержит молекулы магния и воды, расположенные в слоях его кристаллической структуры. Тальк может иметь около 1 балла по шкале твердости Мооса, и его легко разрушить простым царапаньем или сдвигом. Благодаря своей мягкости и расщеплению тальк становится идеальной смазкой для целей, где он не будет подвергаться слишком большому давлению или стрессу, например, присыпки для тела. Они обладают слабыми химическими связями, которые можно легко разрушить в кратчайшие сроки.

Ищете металлические детали, изготовленные специально для вашего проекта? Свяжитесь с нами, и мы поможем вам с тем же.

Поделиться этой публикацией

Похожие сообщения

Опубликовано 8 января 2016 г. | Опубликовано в Новости

Опубликовано 28 марта 2016 г. | Опубликовано в Новости

Опубликовано 8 апреля 2016 г.| Опубликовано в Новости

Опубликовано 2 июня 2016 г.| Опубликовано в Новости

Опубликовано 7 июня 2016 г.| Posted in Новости

Самые твердые металлы на Земле

Мы в первую очередь идентифицируем металл как твердый материал. Однако на практическом уровне твердость определяется многими свойствами, которые позволяют отнести сталь и ее сплавы к числу самых твердых металлов.

Итак, что такое твердость? Это способность материала выдерживать внешние нагрузки без разрушения. Твердость металла зависит от многих качеств и параметров, таких как его предел прочности при растяжении и сжатии, предел текучести, предел остаточной деформации, трещиностойкость и др.

Твердые сплавы и натуральные металлы

Сплавы

– это продукт соединения различных металлов. Они обусловлены необходимостью иметь металлы с широким диапазоном характеристик, в том числе различной твердости. Одним из важных сплавов в этом смысле является сталь, представляющая собой комбинацию железа и углерода. Итак, какие металлы считаются самыми твердыми на Земле?

Поскольку твердость металла зависит от целого ряда свойств, трудно однозначно ранжировать металлы от самых твердых до самых мягких. Шкала твердости металлов зависит от того, какое свойство является ключевым для данного приложения.

Сталь и ее сплавы

Сталь

представляет собой прочный сплав железа и углерода с примесями других элементов, в том числе кремния, марганца, ванадия, ниобия и др. Различные методы легирования позволяют получать стали с совершенно разными свойствами.

Таким образом, высокоуглеродистая сталь представляет собой сплав железа с высоким содержанием углерода. Он прочен, относительно недорог, долговечен и хорош для металлообработки. Некоторые недостатки включают плохую способность к закалке и низкую термостойкость, что делает высокоуглеродистую сталь чувствительной к агрессивным средам.

Области применения: производство оснастки, деталей машин и сложных механизмов, элементов металлоконструкций. Важным предварительным условием для этих применений является отсутствие коррозионной среды.

Сталь со сплавом железа и никеля является одним из самых твердых соединений. Хотя существует несколько его вариантов, углеродистая сталь, легированная никелем, обычно увеличивает предел текучести сплава до 1420 МПа с пределом прочности на растяжение до 1460 МПа.

Применение: Сплавы на основе никеля используются в некоторых типах мощных ядерных реакторов в качестве защитных высокотемпературных оболочек для предотвращения коррозии урановых стержней.

Сталь нержавеющая — коррозионностойкий сплав стали, хрома и марганца с пределом текучести до 1560 МПа и пределом прочности до 1600 МПа. Как и любая другая сталь, этот сплав обладает высокой ударопрочностью и находится в середине шкалы твердости Мооса.

Области применения: как коррозионно-стойкий материал, нержавеющая сталь широко используется в различных областях, включая нефтехимическую промышленность, тяжелое машиностроение, строительство, производство электроэнергии, судостроение, пищевую промышленность и бытовую технику.

Сверхтвердые сплавы

Сплавы с карбидами вольфрама, титана или тантала в основе обладают твердостью, с которой не мог сравниться даже молот Тора.

Титан — это природный металл, который СМИ и кинематографисты часто называют сверхтвердым материалом. Его отношение прочности к весу почти вдвое больше, чем у стальных сплавов. Его отношение прочности на растяжение к плотности является самым высоким среди всех металлов, превосходя вольфрам, который, однако, имеет более высокие баллы, чем титан по шкале Мооса. При этом титановые сплавы прочны и легки.

Применение: титан и его сплавы часто используются в аэрокосмической технике для покрытия космических кораблей, топливных баков и деталей реактивных двигателей. Он также широко распространен в судостроении, строительстве трубопроводов для агрессивных сред и в качестве каркасного материала.

Вольфрам , природный металл с наивысшей прочностью на растяжение, часто комбинируют со сталью и другими металлами для получения еще более прочных сплавов. Однако вольфрам хрупок и разрушается при ударе, что является одним из его недостатков.

Применение: Вольфрам применяется в сталелитейной промышленности для изготовления легированных сталей и различных сплавов, в электротехнике для элементов светотехнического оборудования, в тяжелом и авиастроении, а также в космической и химической промышленности. Сплав вольфрама и углерода (карбид вольфрама) встречается в режущих инструментах, таких как ножи и циркулярные пилы, а также в прочных рабочих частях горнодобывающего оборудования и катках.

Тантал имеет сразу три преимущества: он твердый, плотный и устойчивый к коррозии. Он относится к тугоплавким металлам, как и вольфрам.

Области применения: тантал используется для изготовления электроники и сверхмощных конденсаторов для персональных компьютеров, смартфонов, фотоаппаратов и автомобильной электроники.

Инновационные сплавы

Существуют сплавы, которые, несмотря на относительно недавнее открытие, уже завоевали признание благодаря своим превосходным свойствам и широко используются в аэрокосмической технике и медицинской промышленности.

Алюминид титана представляет собой сплав титана и алюминия, устойчивый к высоким температурам и коррозии, но довольно хрупкий и не поддающийся формованию. Тем не менее, он оказался полезным в производстве специальных защитных покрытий.

Сплав титана и золота — еще один уникальный материал, разработанный несколько лет назад группой ученых из университетов США. Основная задача, которую решали эти ученые, заключалась в том, чтобы создать нечто более прочное, чем титан, которое можно было бы использовать для медицинских протезов, контактирующих с биологическими тканями.