Den hårdaste och mest hållbara metallen. Den hårdaste metallen i världen. Vem som står bakom dem

Läsningstid: 5 minuter.

Metaller åtföljer mänskligheten under nästan hela sitt vuxna liv. Det började naturligtvis med koppar, eftersom det är det mest smidiga materialet och finns i naturen.

Evolution hjälpte människor att utvecklas väsentligt tekniskt och med tiden började de uppfinna legeringar som blev starkare och starkare. Under vår tid fortsätter experimenten och varje år dyker nya starka legeringar upp. Låt oss överväga de bästa av dem.

Titan

Titan är ett mycket hållbart material som efterfrågas i många branscher. Det vanligaste användningsområdet är luftfart. Detta beror på den framgångsrika kombinationen av låg vikt och hög styrka. Egenskaperna hos titan är också hög specifik styrka, motståndskraft mot fysisk påverkan, temperaturer och korrosion.

Uranus

Ett av de mest hållbara elementen. Under naturliga förhållanden är det en svag radioaktiv metall. Det finns i ett fritt tillstånd, är mycket tungt och distribueras i stor utsträckning över hela världen på grund av dess paramagnetiska egenskaper. Uran är flexibelt, har hög smidighet för smide och relativ seghet.

Volfram

Den mest eldfasta metallen som är känd idag. Den har en silvergrå färg och är ett så kallat övergångselement. Egenskaperna hos volfram gör det möjligt att motstå kemiska angrepp och vara smidigt. Det mest kända användningsområdet används i glödlampor.

Renium

Metallen är silvervit. I naturen finns den i sin rena form, men det finns också en molybdenråvara, i vilken den också finns. En särskiljande egenskap hos renium är dess eldfasthet. Det tillhör dyra metaller, så dess kostnad är också av skalan. Huvudområdet är elektronik.

Osmium

Osmium är en silvervit metall med en lätt blå nyans. Den tillhör platinagruppen och har en ovanligt stor likhet med iridium i sådana egenskaper som eldfasthet, hårdhet och bräcklighet.

Beryllium

Denna metall är ett element med en ljusgrå nyans och hög toxicitet. Med sådana ovanliga egenskaper har materialet funnits bred tillämpning inom kärnenergi och laserteknik. Berylliums höga hållfasthet gör att den kan användas vid tillverkning av legeringslegeringar.

Krom

Den blåvita nyansen gör att krom sticker ut från resten. Det är resistent mot alkalier och syror. I naturen finns den i sin rena form. Krom används ofta för att skapa olika legeringar som senare används inom medicin och kemisk utrustning.

Det bör noteras att ferrokrom är en legering av krom och järn. Den används vid tillverkning av verktyg för skärning av metaller.

Tantal

Det är en silverfärgad metall med hög hårdhet och densitet. Blytonen på metallen bildas på grund av att en oxidfilm ser ut på ytan. Metall lämpar sig väl för bearbetning.

Idag används tantal framgångsrikt i konstruktionen av kärnreaktorer och metallurgisk produktion.

Rutenium

En silvermetall som tillhör platinagruppen. Den har en ovanlig sammansättning: den innehåller muskelvävnaden hos levande organismer. Ett annat utmärkande faktum är att rutenium används som en katalysator för många kemiska reaktioner.

Iridium

I vårt betyg upptar denna metall första raden. Den har en silvervit färg. Iridium tillhör också platinagruppen och har den högsta hårdheten av ovanstående metaller. I den moderna världen används det mycket ofta. Det tillsätts främst till andra metaller för att förbättra deras motståndskraft mot sura miljöer. Själva metallen är mycket dyr, eftersom den är mycket dåligt fördelad i naturen.

Läs också:

Sedan barndomen har vi vetat att den mest hållbara metallen är stål. Allt järn vi associerar med henne.

Iron man, iron lady, stålkaraktär. När vi säger dessa fraser menar vi otrolig styrka, styrka, hårdhet.

Under lång tid var stål huvudmaterialet i produktion och beväpning. Men stål är inte metall. Mer exakt är det inte helt ren metall. Detta är med kol, där andra metalliska tillsatser finns. Genom att använda tillsatser, dvs. ändra dess egenskaper. Därefter bearbetas den. Ståltillverkning är en hel vetenskap.

Den starkaste metallen erhålls genom införande av lämpliga huvudlegeringar i stålet. Det kan vara krom, vilket också ger värmebeständighet, nickel, vilket gör stål hårt och elastiskt, etc.

I vissa områden började stål ersätta aluminium. Tiden gick, hastigheten växte. Aluminium tål inte heller. Jag var tvungen att vända mig till en titan.

Ja, för titan är den mest hållbara metallen. För att ge stålet hög hållfasthetsegenskaper tillsattes titan till det.

Det upptäcktes på 1700-talet. På grund av dess bräcklighet var det omöjligt att tillämpa det. Efter att ha fått rent titan blev ingenjörer och designers intresserade av dess höga specifika hållfasthet, låga densitet, korrosionsbeständighet och höga temperaturer. Dess fysiska styrka är flera gånger större än för järn.

Ingenjörer började lägga titan till stål. Resultatet är den mest hållbara metallen som har använts i en miljö med extremt hög temperatur. Vid den tiden kunde ingen annan legering motstå dem.

Om du föreställer dig att ett flygplan flyger tre gånger snabbare än vad du kan föreställa dig, hur pläteringsmetallen värms upp. Plåten på flygplanets hud under sådana förhållanden värms upp till + 3000 ° C.

Idag används titan obegränsat i alla produktionsområden. Dessa är medicin, flygplanbyggnad och skeppsbyggnad.

Med alla bevis kan vi säga att titan kommer att behöva röra sig inom en snar framtid.

Forskare från USA, i laboratorierna vid University of Texas i Austin, upptäckte det tunnaste och mest hållbara materialet på jorden. De kallade det grafen.

Föreställ dig en platta så tjock som en atom. Men en sådan platta är starkare än diamant och hundra gånger bättre ledande för elektrisk ström än datorkiselchips.

Grafen är ett material med skadliga egenskaper. Han kommer snart att lämna laboratorierna och med rätta ta sin plats bland de mest hållbara materialen i universum.

Det är till och med omöjligt att föreställa sig att några gram grafen skulle räcka för att täcka ett fotbollsplan. Det här är metall. Rör av sådant material kan läggas manuellt utan användning av lyft- och transportmekanismer.

Grafen, som diamant, är det renaste kolet. Dess flexibilitet är fantastisk. Sådant material är lätt att böja, viks perfekt och rullar upp perfekt.

Tillverkare av pekskärmar, solpaneler, mobiltelefoner och slutligen supersnabba datorchips har redan börjat titta på den.

Det finns många metaller i världen som är identiska när det gäller hårdhet, men inte alla används ofta i industrin. Det kan finnas flera orsaker till detta: sällsynthet och därför hög kostnad, eller radioaktivitet, som förhindrar att den används för mänskliga behov. Bland de hårdaste metallerna finns det sex ledare som erövrade världen med sina egenskaper.

Metallens hårdhet mäts vanligtvis på Mohs-skalan. Metoden för mätning av hårdhet baseras på bedömningen av motståndskraft mot repor av andra metaller. Således bestämdes att uran och volfram har den högsta hårdheten. Det finns dock metaller som används mer inom olika livssfärer, även om deras hårdhet inte är den högsta på Mohs-skalan. Därför, när vi avslöjar ämnet för de hårdaste metallerna, skulle det vara fel att inte nämna det berömda titan, krom, osmium och iridium.

På frågan om vad som är den svåraste metallen svarar någon som studerar kemi och fysik i skolan: "Titanium". Naturligtvis finns det legeringar och till och med nuggets i ren form som överträffar den i styrka. Men bland dem som används i vardagen och produktionen är titan inte lika.

Rent titan erhölls först 1925 och förklarades samtidigt som den hårdaste metallen på jorden. Det började genast användas aktivt i helt olika produktionsområden - från delar av missiler och flygtransport till tandimplantat. Flera av dess huvudsakliga egenskaper har blivit förtjänsten av en sådan popularitet hos metallen: hög mekanisk hållfasthet, motståndskraft mot korrosion och höga temperaturer och låg densitet. På Mohs-hårdhetsskalan för metaller har titan 4,5, vilket inte är den högsta indikatorn. Men dess popularitet och engagemang i olika branscher gör det till det första hårdaste bland de ofta använda.

Titan är den hårdaste metallen som vanligtvis används vid tillverkning

Mer information om användningen av titan i industrin. Denna metall har ett brett användningsområde:

Luftfartsindustri - flygplansglider, gasturbiner, skinn, bärande element, delar till landningsställ, nitar osv.
Rymdteknik - plätering, detaljer;
Skeppsbyggnad - fartygsklädsel, delar av pumpar och rörledningar, navigationsinstrument, turbinmotorer, ångpannor;
Maskinteknik - kondensorer för rör, rör, slitstarka element;
Olje- och gasindustri - rör för borrning, pumpar, tryckkärl;
Fordonsindustrin - i mekanismerna för ventiler och avgassystem, transmissionsaxlar, bultar, fjädrar;
Konstruktion - yttre och inre beklädnad av byggnader, takmaterial, ljusarmaturer och till och med monument;
Medicin - kirurgiska instrument, proteser, implantat, höljen för kardiologiska apparater;
Sport - sportutrustning, resetillbehör, cykeldelar.
Konsumentvaror - smycken, dekorativa föremål, trädgårdsredskap, klockor, köksredskap, elektronikhöljen och till och med klockor, och läggs också till i färger, vitkalk, plast och papper.

Du kan se att titan är efterfrågad i helt olika industriområden på grund av dess fysiska och kemiska egenskaper. Även om det inte är den hårdaste metallen i världen på Mohs-skalan, är produkter gjorda av den mycket starkare och lättare än stål, bär mindre och är mer motståndskraftiga mot irriterande ämnen.

Titan anses vara den svåraste av de aktivt konsumerade metallerna.

Den hårdaste metallen i sin naturliga form anses vara en blåvit metall - krom. Det upptäcktes tillbaka i slutet av 1700-talet och har använts i stor utsträckning sedan dess. På Mohs-skalan är kromets hårdhet 5. Och med goda skäl - de kan skära glas, och när de kombineras med järn kan de till och med skära metall. Krom används också aktivt i metallurgi - det tillsätts stål för att förbättra dess fysiska egenskaper. Användningsområdet för krom är mycket varierande. Det används för att tillverka fat av skjutvapen, medicinsk och kemisk bearbetningsutrustning, hushållsartiklar - köksredskap, metallmöbler och till och med ubåtskrov.

Högsta rena hårdhet - krom

Krom används inom olika områden, till exempel för produktion av rostfritt stål eller för ytbeläggning - förkromning (apparater, bilar, delar, diskar). Denna metall används ofta vid tillverkning av skjutvapenfat. Denna metall kan också ofta hittas i produktionen av färgämnen och pigment. Ett annat användningsområde kan verka överraskande - det är produktionen av kosttillskott, och i skapandet av teknisk utrustning för kemiska och medicinska laboratorier kan krom inte slippas bort.

Osmium och iridium - representanter för platinagruppmetaller har nästan samma densitet. I sin rena form i naturen är de otroligt sällsynta, och oftast - i legering med varandra. Iridium har till sin natur en hög hårdhet, varför det är svårt att bearbeta metall, både mekaniskt och kemiskt.

Osmium och Iridium har den högsta densiteten

Det är relativt nyligen att iridium har använts aktivt i industrin. Tidigare användes den med försiktighet, eftersom dess fysikalisk-kemiska egenskaper inte förstods helt. Nu används även iridium vid tillverkning av smycken (som inlägg eller i en legering med platina), kirurgiska instrument och delar för hjärtstimulerande medel. Inom medicinen är metallen helt enkelt oersättlig: dess biologiska produkter kan hjälpa till att övervinna onkologi, och dess bestrålning med en radioaktiv isotop kan stoppa tillväxten av cancerceller.

Två tredjedelar av det iridium som bryts i världen går till den kemiska industrin, och resten fördelas mellan andra industrier - sprutning inom metallindustrin, konsumtionsvaror (reservoarpennelement, smycken), medicin för produktion av elektroder, element av pacemakers och kirurgiska instrument, liksom för att förbättra de fysikalisk-kemiska och mekaniska egenskaperna hos metaller.

Mosshårdhet av iridium - 5

Osmium är en silvervit metall med en blåaktig glans. Det upptäcktes ett år senare än iridium, och nu finns det ofta i järnmeteoriter. Förutom sin höga hårdhet kännetecknas osmium av sin höga kostnad - 1 gram ren metall uppskattas till 10 tusen dollar. En annan funktion är dess vikt - 1 liter smält osmium är lika med 10 liter vatten. Det är sant att forskare ännu inte hittat en ansökan om den här egenskapen.

På grund av dess sällsynthet och höga kostnad används osmium endast där ingen annan metall kan användas. De hittade aldrig utbredd användning för det, och det är ingen mening att söka förrän metalltillförseln blir regelbunden. Osmium används nu för att tillverka verktyg som kräver hög precision. Produkter tillverkade av det slits knappast ut och har betydande hållbarhet.

Hårdhetsindex för osmium når 5,5

En av de mest kända grundämnena och en av de hårdaste metallerna i världen är uran. Det är en ljusgrå metall med låg radioaktivitet. Uran anses vara en av de tyngsta metallerna - dess specifika vikt är 19 gånger vatten. Det har också relativ duktilitet, duktilitet och flexibilitet och paramagnetiska egenskaper. På Moss-skalan är metallens hårdhet 6, vilket anses vara en mycket hög indikator.

Tidigare användes nästan aldrig uran utan hittades endast som malmavfall vid utvinning av andra metaller - radium och vanadin. Idag bryts uran i fyndigheter, de viktigaste källorna är Rocky Mountains i USA, Republiken Kongo, Kanada och Sydafrikas union.

Trots radioaktiviteten konsumeras uran aktivt av mänskligheten. Det är mest efterfrågat inom kärnkraftsindustrin - det används som bränsle för kärnreaktorer. Uran används också i den kemiska industrin och i geologin - för att bestämma stenens ålder.

Missade inte den otroliga specifika tyngdkraften och militärtekniken. Uran används regelbundet för att skapa kärnor för pansarborrande projektiler, som på grund av sin höga styrka gör ett utmärkt jobb.

Uran är den hårdaste metallen, men den är radioaktiv

På toppen av vår lista över de hårdaste metallerna på jorden är lysande silvergrå volfram. På Mohs-skalan har volfram en hårdhet på 6, som uran, men till skillnad från den senare är den inte radioaktiv. Naturlig hårdhet berövar dock inte dess flexibilitet, därför är volfram idealisk för smide av olika metallprodukter, och dess motståndskraft mot höga temperaturer gör att den kan användas i belysningsarmaturer och elektronik. Förbrukningen av volfram når inte höga volymer, och den främsta anledningen till detta är dess begränsade mängd i insättningarna.

På grund av sin höga densitet används volfram i stor utsträckning i vapen för produktion av tungvikter och artilleriskal. I allmänhet används volfram aktivt inom militärteknik - kulor, motvikter, ballistiska missiler. Den näst mest populära användningen av denna metall är luftfart. Motorer, delar av elektrovakuumanordningar är tillverkade av den. Volfram skärverktyg används i konstruktionen. Det är också ett oumbärligt element i produktionen av lack och ljusresistenta färger, brandbeständiga och vattentäta tyger.

Volfram anses vara det mest eldfasta och hållbara

Efter att ha studerat egenskaperna och sfärerna för konsumtion av varje metall är det svårt att otvetydigt säga vad som är den hårdaste metallen i världen om vi inte bara tar hänsyn till indikatorerna för Mohs-skalan. Varje representant har ett antal fördelar. Till exempel har titan, som inte har en ultrahög hårdhet, tagit första plats bland de mest använda metallerna. Men uran, vars hårdhet når det högsta märket bland metaller, är inte så populärt på grund av dess svaga radioaktivitet. Och volfram, som inte avger strålning och har högsta styrka och mycket goda indikatorer för överensstämmelse, kan inte användas aktivt på grund av begränsade resurser.

Metallglas

Specialister vid California Institute of Technology har fått ett material som är unikt i dess egenskaper - detta är den starkaste legeringen hittills - "metallglas". Det unika med den nya legeringen är att metallglas är tillverkat av metall men har en inre glasstruktur. Idag upptäcker forskare vad som exakt ger legeringen sådana ovanliga egenskaper och hur de kan införas i legeringar gjorda av billigare material.

Den amorfa strukturen av glas, i motsats till metallens kristallstruktur, skyddas inte från sprickbildning, vilket förklarar glasets bräcklighet. Samma nackdel har metallglasögon som också lätt förstörs och bildar skjuvband som växer till sprickor.

Legeringsegenskaper

Experter från California Institute har märkt att utseendet på ett stort antal skjuvband ger ett högt motstånd mot utvecklingen av sprickor, varigenom motsatt effekt uppnås: materialet böjer sig utan att kollapsa. De skapade just ett sådant material, energin i utvecklingen av skjuvband som är mycket mindre än den energi som krävs för att förvandla dem till sprickor. "Genom att blanda de fem elementen uppnådde vi det faktum att materialet" inte vet "när det kyls, vilken struktur som ska accepteras och väljer en amorf struktur, säger forskningsdeltagaren R. Ritchie.

Metalliskt glas

Den starkaste legeringen - metallglas - består av ädel palladium, kisel, fosfor, germanium med en liten tillsats av silver (formel: Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2).

Den nya legeringen har visat sig i tester som en kombination av ömsesidigt uteslutande egenskaper - styrka och uthållighet på en nivå som inte tidigare sett i något annat material. Som ett resultat kombinerar det nya metallglaset glasets hårdhet med sprickmotståndet hos metaller. Dessutom är nivån på styvhet och styrka inom räckhåll.

Materialanvändning

För konstruktionsmetall har denna studie avsevärt skjutit gränserna för belastningstolerans. Men enligt forskarnas prognoser kan den mest hållbara legeringen, på grund av sällsyntheten och höga kostnader för dess huvudkomponent, palladium, inte hittas i stor utsträckning. Emellertid har utvecklarna rapporterat om den potentiella användningen av detta material i medicinska implantat (till exempel för intramandibulära proteser), såväl som delar inom fordons- eller flygindustrin.

Metaller inkluderar ämnen som har specifika, karakteristiska egenskaper. Samtidigt tar de hänsyn till hög plasticitet och smidbarhet, liksom elektrisk ledningsförmåga och ett antal andra parametrar. Vilken av dem som är den mest hållbara metallen, kan du ta reda på i nedanstående data.

Om metaller i naturen

Ordet ”metall” kom till ryska från tyska. Sedan 1500-talet har den hittats i böcker, men ganska sällan. Senare, i Peter I-tiden, började den användas oftare, och då hade ordet en generaliserande betydelse "malm, mineral, metall." Och bara under M.V.-perioden Lomonosov, dessa begrepp avgränsades.

I naturen finns metaller sällan i ren form. I grund och botten är de en del av olika malmer och bildar också alla typer av föreningar, såsom sulfider, oxider, karbonater och andra. För att erhålla rena metaller, och detta är mycket viktigt för deras användning i framtiden, måste du isolera dem och sedan rena dem. Vid behov legeras metaller - speciella föroreningar tillsätts för att ändra deras egenskaper. För närvarande finns det en uppdelning i järnhaltiga malmer, som inkluderar järn och icke-järnhaltiga. Ädla eller ädla metaller inkluderar guld, platina och silver.

Det finns metaller även i människokroppen. Kalcium, natrium, magnesium, koppar, järn - det här är listan över dessa ämnen som finns i den största mängden.

Beroende på ytterligare användning delas metaller i grupper:

Byggmaterial. De använder själva metallerna och deras legeringar avsevärt förbättrade i egenskaper. I detta fall värdesätter de styrka, ogenomtränglighet för vätskor och gaser och enhetlighet.
Material för verktyg, oftast med hänvisning till arbetsdelen. Verktygsstål och hårdmetaller är lämpliga för detta.
Elektriska material. Sådana metaller används som bra ledare för elektricitet. De vanligaste är koppar och aluminium. Och används också som material med hög motståndskraft - nichrome och andra.

Den tuffaste metallen

Metallens styrka kallas deras förmåga att motstå sprickor under påverkan av inre spänningar som kan uppstå när yttre krafter påverkar dessa material. Det är också en egenskap hos en struktur för att bibehålla dess egenskaper under en viss tid.

Många legeringar är ganska starka och motståndskraftiga inte bara mot fysiska utan också kemiska influenser, de tillhör inte rena metaller. Det finns metaller som kan kallas de mest hållbara. Titan, som smälter vid temperaturer över 1 941 K (1660 ± 20 ° C), uran, en radioaktiv metall, eldfast volfram, kokande vid en temperatur av minst 5828 K (5555 ° C). Liksom andra som har unika egenskaper och är nödvändiga vid tillverkning av delar, verktyg och föremål med den modernaste tekniken. De fem mest hållbara av dem inkluderar metaller, vars egenskaper redan är kända, de används i stor utsträckning i olika sektorer av den nationella ekonomin och används i vetenskapliga experiment och utveckling.

Det finns i molybdenmalmer och kopparråvaror. Har hög hårdhet och densitet. Mycket eldfast. Dess styrka kan inte reduceras ens under påverkan av kritiska temperaturförändringar. Det används ofta i många elektroniska enheter och tekniska medel.

En sällsynt jordartsmetall med silvergrå nyans och glänsande kristallformationer på sprickorna. Intressant nog berylliumkristaller smakar något söta, varför det ursprungligen kallades "glukinium", vilket betyder "söt". Tack vare denna metall har en ny teknik dykt upp som används i syntesen av konstgjorda stenar - smaragder, akvamariner, för smyckenindustrins behov. Beryllium upptäcktes när man studerade egenskaperna hos beryl, en halvedelsten. År 1828 erhöll den tyska forskaren F. Wöller metalliskt beryllium. Det interagerar inte med röntgenstrålning, därför används det aktivt för att skapa speciella enheter. Dessutom används berylliumlegeringar vid tillverkning av neutronreflektorer och moderatorer för installation i en kärnreaktor. Dess eldfasta och antikorrosiva egenskaper och höga värmeledningsförmåga gör det till ett oumbärligt element för att skapa legeringar som används inom flyg- och rymdindustrin.

Denna metall upptäcktes i mitten av Ural. M.V. skrev om honom. Lomonosov i sitt arbete "The First Foundations of Metallurgy" 1763. Det är mycket utbrett, dess mest kända och omfattande fyndigheter finns i Sydafrika, Kazakstan och Ryssland (Ural). Innehållet i denna metall i malm varierar kraftigt. Färgen är ljusblå med en glans. I sin rena form är det mycket hårt och fungerar tillräckligt bra. Det fungerar som en viktig komponent för skapandet av legerade stål, särskilt rostfria stål, som används inom elektroplätering och flygindustrin. Dess legering med järn, ferrokrom är nödvändig för produktion av metallskärningsverktyg.

Denna metall anses vara värdefull, eftersom dess egenskaper endast är något lägre än för ädla metaller. Den har stark motståndskraft mot olika syror och korroderar inte. Tantal används i olika strukturer och föreningar, för tillverkning av produkter med komplexa former och som bas för produktion av ättiksyra och fosforsyra. Metallen används i medicin, eftersom den kan kombineras med mänskliga vävnader. Raketindustrin behöver en värmebeständig legering av tantal och volfram, eftersom den tål temperaturer på 2500 ° C. Tantalkondensatorer installeras på radarenheter, som används i elektroniska system som sändare.

Iridium anses vara en av de mest hållbara metallerna i världen. Silverfärgad metall, mycket hård. Det tillhör metallerna i platinagruppen. Det är svårt att bearbeta och dessutom eldfast. Iridium interagerar praktiskt taget inte med kaustiska ämnen. Det används i många branscher. Inklusive inom smycken, medicinsk och kemisk industri. Förbättrar signifikant motståndet hos volfram-, krom- och titanföreningar i förhållande till sura miljöer. Rent iridium är inte ett giftigt material, men vissa av dess föreningar kan vara.

Trots det faktum att många metaller har anständiga egenskaper är det ganska svårt att hitta exakt vilken som är den mest hållbara metallen i världen. För att göra detta, studera alla deras parametrar, i enlighet med olika analyssystem. Men för närvarande hävdar alla forskare att iridium säkert upptar den första platsen i styrka.