Самые твердые 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.
Какие самые крепкие и самые твердые металлы известны человечеству?
Вы, вероятно, ищете здесь простой пронумерованный список сильных металлов, отсортированный от самого сильного до самого слабого. К сожалению, вы не получите ответа так легко. Во-первых, нам нужно определить, о какой силе мы говорим.
Когда дело доходит до металлов, прочность можно определить четырьмя разными способами.
Четыре различных типа силы
Прочность на сжатие
Способность материала противостоять уплотнению или уменьшению размера, или какое сопротивление он должен сжимать.
Насколько сильно материал сопротивляется растяжению или мера того, сколько силы требуется, чтобы растянуть или разорвать его.
Насколько хорошо материал сопротивляется деформации или какая сила требуется для его изгиба.
Способность материала противостоять внезапной силе или удару, не ломаясь и не разбиваясь.
Какой металл в мире самый сильный?
Сталь и сплавы возглавляют список общей прочности. Стали, сплавы железа и других металлов намного тверже, чем любой один их тип. Ниже приведены самые прочные металлы в мире:
- Углеродистые стали имеют содержание углерода до 2,1 процента по массе, предел текучести 260 мегапаскалей (МПа) и предел прочности на разрыв 580 МПа. Они получают около 6 баллов по шкале Мооса и чрезвычайно устойчивы к ударам.
- Мартенситностареющая сталь состоят из 15-25 процентов никеля и других элементов (например, кобальта, титана, молибдена и алюминия) и имеют низкое содержание углерода. У них предел текучести от 1400 до 2400 МПа.
- Нержавеющая стальс пределом текучести до 1560 МПа и пределом прочности на разрыв до 1600 МПа, изготавливается с минимум 11% хрома и часто сочетается с никелем для защиты от коррозии.
- Инструментальные стали (используются для изготовления инструментов) легированы кобальтом и вольфрамом.
- Инконель (суперсплав аустенита, никеля и хрома) может выдерживать экстремальные условия и высокие температуры.
Что такое сплав?
- Вольфрам имеет самый высокий предел прочности на разрыв среди всех природных металлов, но он хрупкий и имеет тенденцию к разрушению при ударе.
- Титан имеет предел прочности на разрыв 63000 фунтов на квадратный дюйм. Его отношение прочности на разрыв к плотности выше, чем у любого природного металла, даже у вольфрама, но он имеет более низкие оценки по шкале твердости Мооса. Он также чрезвычайно устойчив к коррозии.
- Хром, по шкале твердости Мооса — это самый твердый металл. Он имеет 9,0 баллов, но очень хрупкий. Поэтому, если он не сочетается с другими металлами, он не очень полезен, если вам нужен предел текучести и прочности.
Как измеряется твердость?
Шкала твердости минералов Мооса, созданная в 1812 году немецким геологом и минералогом Фридрихом Моосом, используется для оценки устойчивости минерала к царапинам. Однако метод сравнения твердости путем определения того, какие минералы могут заметно поцарапать другие, очень древний. Хотя шкала Мооса значительно облегчает идентификацию полезных ископаемых в полевых условиях, она не показывает, насколько хорошо твердые материалы работают в промышленных условиях. Несмотря на отсутствие точности, шкала Мооса очень важна для полевых геологов, которые используют шкалу для грубой идентификации полезных ископаемых с помощью наборов для рисования.
Шкала твердости Виккерса
Тест на твердость по Виккерсу был разработан в 1921 году Робертом Л. Смитом и Джорджем Э. Сандлендом в компании Vickers Ltd в качестве альтернативы методу Бринелля для измерения твердости материалов. Основной принцип, как и для всех обычных мер твердости, заключается в наблюдении за способностью исследуемого материала противостоять пластической деформации из стандартного источника. Тест Виккерса может использоваться для всех металлов и имеет одну из самых широких шкал среди тестов на твердость. Единица твердости, полученная при испытании, известна как число пирамиды Виккерса (HV) или твердость алмазной пирамиды (DPH). Число твердости можно преобразовать в паскали, но не следует путать его с давлением, в котором используются те же единицы. Число твердости определяется нагрузкой по площади поверхности вдавливания, а не по площади, перпендикулярной силе, и поэтому не является давлением.
Какой металл прочнее титана?
Хотя титан — один из самых прочных чистых металлов, стальные сплавы прочнее. Это потому, что сочетание металлов всегда прочнее, чем один металл. Углеродистая сталь, например, сочетает в себе прочность стали с упругостью углерода. Сплавы по сути являются суперметаллами.
Какой металл самый прочный и легкий в мире?
В 2015 году австралийские и китайские исследователи обнаружили магниевый сплав, который считается самым прочным и легким металлом в мире. Он также обладает высокой устойчивостью к коррозии, что делает его полезным материалом для производства автомобилей.
В последнее время магниевый сплав использовался для создания корпусов сотовых телефонов и цифровых зеркальных фотоаппаратов, таких как Nikon D800 и Sony A7R.
Титан сильнее алмаза?
Титан не прочнее алмаза. По твердости титан тоже не тверже алмаза.
Прочность титана составляет 0,434 ГПа, или гига паскаля. Прочность алмаза составляет около 60 ГПа. Что касается шкалы твердости, титан — 36 ° C по шкале Роквелла, а алмаз — 98,07 ° C по шкале Роквелла.
Хотя титан приобрел репутацию чрезвычайно прочного материала, большинство сталей прочнее. Единственное преимущество титана перед сталью состоит в том, что это гораздо более легкий материал. Однако по сравнению с алмазом титан не может сравниться ни по прочности, ни с твердостью.
Какой металл самый прочный во Вселенной?
Самый прочный из известных металлов во Вселенной — стальной сплав. Поскольку стальной сплав настолько универсален, его можно изготовить для удовлетворения практически любых требований. Тем не менее, как бы он ни был изготовлен, сочетание стали с другими прочными металлами делает его самым прочным из известных металлов во Вселенной.
Что касается твердости, хром — самый твердый из известных металлов. Хотя самый сложный из известных минеральная во Вселенной это алмаз, честь самого твердого металла достается хрому. Хром используется в хорошо известной легированной нержавеющей стали, чтобы сделать ее более твердой.
Какой металл в мире самый редкий?
Самый редкий металл в мире — родий. Этот металл поступает в основном из Южной Африки, России и Канады и используется из-за его отражающих свойств. Другие металлы, которые считаются почти такими же редкими, как родий, перечислены ниже.
Источник https://uznayvse.ru/interesting-facts/samyiy-tverdyiy-metall-v-mire.html
Источник https://ru.osakadoughnutsclub.com/What-is-3868