Как отличить титан от нержавеющей стали и алюминия

Кольца из карбида вольфрама, титана, тистена и стали завоевали внушительную аудиторию поклонников. Вероятно, вы уже носите одно из них сами. Или находитесь в процессе выбора, сделать который мешают многочисленные вопросы. Правда ли, что вольфрамовое кольцо не царапается? Можно ли уменьшить размер титанового кольца? Чем сталь превосходит золото? Какое кольцо прочнее, а какое дороже? Даем исчерпывающие ответы и раскрываем главные преимущества колец из технологичных материалов.

Описанные особенности относятся к кольцам без декоративных покрытий, цветных напылений и вставок.

Твердость и устойчивость к царапинам

Выяснить, какое кольцо легче поцарапать, поможет ранжирование твердости вольфрама, титана, стали и тистена по десятибальной шкале твердости Мооса. Чем выше числовой коэффициент, тем более твердым является металл, и тем он лучше защищен от деформаций и образования царапин.

Коэффициент твердости:

• Карбид вольфрама — 8,5-9
• Тистен — 7
• Титан — 6
• Сталь — 4-4,5

Кольца из тистена и титана сложно поцарапать при стандартных условиях ношения, даже если редко их снимать. А если поверхностные царапины со временем все-таки появились, ликвидировать дефекты легко полировкой в ювелирной мастерской. И даже после многократных полировочных процедур титановое или тистеновое кольцо будет таким же, как в день покупки.

Хотите исключить появление царапин на 100% — выбирайте карбид вольфрама. Вольфрамовое кольцо настолько твердое, что может поцарапать стекло, керамическую плитку, серебро, золото. И останется невредимым. Вольфрамовые кольца способны выдержать даже трение об асфальт, бетон или напильник из высококачественной инструментальной стали — проверка этого утверждения опытным путем убедила нас в его правдивости.

Но будем до конца откровенны: повредить поверхность карбида вольфрама на самом деле можно. Если делать это намеренно с помощью алмаза — самого твердого минерала в мире, эталона шкалы Мооса. В остальных ситуациях волноваться не о чем. Кольца из карбида вольфрама — чрезвычайно практичные. Носите их день за днем — ни единой царапинки, вмятины не дождетесь. Фантастическая способность сохранять новый вид годами проложила вольфрамовым кольцам прямую дорогу в нишу обручальных украшений и полюбилась молодоженам.

Стальные кольца противостоят появлению микродефектов в разы слабее вольфрамовых, уступают тистеновым и титановым. Но стоит добавить в рейтинг твердости два популярнейших драгоценных металла, и сталь окажется в середине списка, — коэффициент твердости золота и серебра составляет 2,5-3. То есть царапинами подобные изделия покрываются в два раза легче, чем стальные кольца.

Сравнение удельного веса — способ, требующий точных измерений

Всем известно, что алюминий это самый легкий из этих трех металлов, а сталь самая тяжелая. Но как определить, если у вас один образец и сравнивать не с чем? Это можно сделать путем измерений и вычисления плотности или удельного веса материала, который примерно составляет:

• 2,7 г/см3 для алюминия;
• 4,5 г/см3 у титана;
• 7,8 г/см3 у нержавейки.

Этот способ определения требует наличия точных весов и емкости для погружения образца в воду.

После взвешивания металла необходимо определить его объем. Проще всего воспользоваться для этого, известным со школы законом Архимеда, погрузив образец в жидкость. Изменение уровня воды покажет искомую величину.

Это более сложный и длительный вариант определения и поэтому используют его очень редко. Но он тоже дает результаты и должен рассматриваться.

Какое кольцо труднее поцарапать

Вольфрамовые кольца	Кольца из тистена (титан-вольфрама)	Кольца из титана	Кольца из стали 316L
Не царапаются.	Очень трудно поцарапать.	По стойкости к образованию царапин уступают и вольфраму, и тистену, но значительно превосходят сталь 316L.	Со временем на поверхности могут появиться микроцарапины, влияющие на интенсивность блеска кольца, но их легко ликвидировать с помощью полировки.

Доступный и простой способ — поцарапать металлом стекло

Если коротко

• Титан не поцарапает стекло, но оставит полоску
• Нержавейка поцарапает, но не оставит темного следа
• Алюминий не оставить никаких следов

Пояснение, детали

Метод основан на способности титана оставлять характерные темные следы на поверхности стекла и кафельной плитки. При этом металл не царапает стекло, а именно рисует на его поверхности. Смыть такой след можно только раствором плавиковой кислоты (HF). А нержавеющая сталь может поцарапать стекло, но темного следа не оставит. Алюминий вообще не способен нанести никаких повреждений.

Можно ли изменить размер

Размер вольфрамового, титанового или тистенового кольца невозможно уменьшить или увеличить. Оборудование традиционных ювелирных мастерских не предназначено для обработки столь твердых металлов.

Аналогичное свойство припишем и стали 316L. Не верите — попробуйте найти мастера, который возьмется за изменение размера стального кольца. А если найдете специалиста с соответствующим оборудованием, стоимость услуги вряд ли обрадует. Ценник будет сравним с изменением размеров кольца из золота и с большой вероятностью превысит первоначальную стоимость вашего кольца.

Вольфрамовые кольца	Титановые кольца	Кольца из тистена	Кольца из стали 316L
Нельзя изменить размер

Выгодная альтернатива при покупке колец в интернете — выбор магазина, предоставляющего услугу бесплатного обмена. Возможность обменять кольцо неподошедшего размера по почте или при посещениие шоурума в нашем магазине доступна в течение 30 дней после получения заказа. Чтобы сократить вероятность ошибочного выбора, рекомендуем перед онлайн-покупкой ознакомиться с методами определения размера кольца в домашних условиях.

Отличить титан по искре

Если коротко

• Титан: даст много искр ярко-белого цвета
• Нержавейка: меньше искр желтого или красного оттенка, или искр вообще нет
• Алюминий: не даст искру

Пояснение, детали

Во время обработки титана на точильном станке или при резком продольном трении по абразивной поверхности точильного камня контакт металла сопровождается россыпью искр ярко-белого цвета. При отсутствии абразива можно использовать мелкий напильник или даже простой бетон, хотя эффект будет меньшим.
Искры от нержавеющей стали имеют желтый и красный оттенок. Их вылетает намного меньше, а на бетоне и напильнике не будет совсем. Некоторые сорта нержавеющих сталей были разработаны, как пожаробезопасные. Искрообразование во время обработки таких металлов невозможно технологически. При трении алюминия по образивной поверхности искры не выделяются, но могут оставаться характерные серебристые следы на поверхности.

Такой тест на возможность образования искр наиболее популярный и простой, поскольку цвет действительно отличается очень сильно, а их полное отсутствие сразу говорит о том, что этот металл не титан.

После того, как вы определите какой именно металл перед вами вы можете сдать его по выгодной цене:

• Титан за 200 – 1000 руб/кг
• Нержавека за 60 – 90 руб/кг
• Алюминий за 40 – 98 руб/кг

Отличия по весу

В нашей четверке обладатели самого малого веса — титановые кольца. Вариант для тех, кто предпочитает максимально легкие украшения или не привык носить кольцо и впервые решился на его покупку. Стальные кольца в 1-1,5 раза тяжелее титановых, но легче моделей из тистена.

Вольфрамовые кольца по весу сравнимы с изделиями из золота и платины, включенных в десятку самых тяжелых металлов в мире. В среднем в 4 раза тяжелее титановых моделей.

Кольца из карбида вольфрама	Кольца из титана	Кольца из тистена (титан-вольфрама)	Кольца из стали 316L
Отличаются значительным весом, ощущаются на руке как золотые или платиновые кольца.	Самые легкие, почти не ощущаются на руке.	Легче вольфрамовых, тяжелее колец из титана и стали.	Легче вольфрамовых и тистеновых, тяжелее колец из титана.

Свойства титана

22 химический элемент таблицы Д. Менделеева Titanium (Ti) относится к 4 группе 4 периода.

Цвет титана серебристо-белый с выраженным блеском. Его блики переливаются всеми цветами радуги.

Это один из тугоплавких металлов. Он плавится при температуре +1660 °С (±20°). Титан отличается парамагнитностью: он не намагничивается в магнитном поле и не выталкивается из него. Металл характеризуется низкой плотностью и высокой прочностью. Но особенность этого материала заключается в том, что даже минимальные примеси других химических элементов кардинально изменяют его свойства. При наличии ничтожной доли других металлов титан теряет свою жаропрочность, а минимум неметаллических веществ в его составе делают сплав хрупким. Эта особенность обуславливает наличие 2 видов материала: чистого и технического.

1. Титан чистого вида используют там, где требуется очень легкое вещество, выдерживающее большие нагрузки и сверхвысокие температурные диапазоны.
2. Технический материал применяется там, где ценятся такие параметры, как легкость, прочность и устойчивость к коррозии.

Вещество обладает свойством анизотропности. Это означает, что металл может изменять свои физические характеристики, исходя из приложенных усилий. На эту особенность следует обращать внимание, планируя применение материала.

Титан теряет прочность при малейшем присутствии в нем примесей других металлов

Проведенные исследования свойств титана в нормальных условиях подтверждают его инертность. Вещество не реагирует на элементы, находящиеся в окружающей атмосфере. Изменение параметров начинается при повышении температуры до +400°С и выше. Титан вступает в реакцию с кислородом, может воспламеняться в азоте, впитывает газы. Эти свойства затрудняют получение чистого вещества и его сплавов. Производство титана основано на применении дорогостоящей вакуумной аппаратуры.

Титан и конкуренция с другими металлами

Этот металл постоянно сравнивают с алюминием и сплавами железа. Многие химические свойства титаназначительно лучше, чем у конкурентов:

1. По механической прочности титан превосходит железо в 2 раза, а алюминий в 6 раз. Прочность его увеличивается при снижении температуры, чего не отмечается у конкурентов. Антикоррозионные характеристики титана значительно превышают показатели других металлов.
2. При температурах окружающей среды металл абсолютно инертен. Но при повышении температуры свыше +200°С вещество начинает поглощать водород, изменяя свои характеристики.
3. При более высоких температурах титан вступает в реакции с другими химическими элементами. Он обладает высокой удельной прочностью, что в 2 раза превосходит свойства лучших сплавов железа.
4. Антикоррозионные свойства титана значительно превышают показатели алюминия и нержавеющей стали.
5. Вещество плохо проводит электричество. Титан имеет удельное электросопротивление в 5 раз выше, чем у железа, в 20 раз, чем у алюминия, и в 10 раз выше, чем у магния.
6. Титан характеризуется низкой теплопроводностью, это обусловлено низким коэффициентом температурного расширения. Она меньше в 3 раза, чем у железа, и в 12, чем у алюминия.

Выгодная цена

Доступная цена — немаловажное достоинство всех четырех сплавов. Говоря «доступная», подразумеваем сравнение с высокой ценовой планкой драгоценных металлов. Обладатели самого бюджетного ценника — стальные кольца. Модели из карбида вольфрама обойдутся дороже, что оправдано трудностями его обработки, повышающими уровень производственных расходов. Стоит отметить, что поклонникам вольфрамовых колец, проживающих в странах СНГ, заметно повезло. В магазинах США цены на аналогичные модели на порядок выше.

Вольфрамовое кольцо	Титановое кольцо	Кольцо из тистена	Кольцо из стали 316L
Самый дорогостоящий вариант	Дешевле вольфрамовых, но дороже стальных колец	Дешевле вольфрамовых, но дороже стальных колец	Самый доступный вариант

Титановые и тистеновые кольца среди нашей четверки — в средней ценовой категории. Дешевле вольфрамовых, но незначительно.

Изменение цвета со временем

Если кольцо начало темнеть или проявлять признаки ржавчины, — это украшение посредственного качества. Кольца из вольфрама, титана, тистена и нержавеющей стали (без цветного покрытия) не меняют первоначальный оттенок, не боятся воздействия ультрафиолета, воды (даже морской), устойчивы к коррозии, не окисляются при взаимодействии с кожей (в отличие от некоторых украшений из серебра).

Вольфрамовое кольцо	Титановое кольцо	Кольцо из тистена	Кольцо из стали 316L
Не меняют цвет, не темнеют, не тускнеют, не подвержены ржавчине.

Изменение цвета вольфрамового кольца, как и моделей из тистена или титана — признак повышенного содержания примесей в металлическом сплаве. Равно как и потемнение стального кольца — факт того, что его состав не соответствует зарекомендовавшей себя марке стали 316L.

Мифы о титане

Несколько мифов о титане

Отвечаю на самые распространённные высказывания-заблуждения относительно титата и изделий из него.

1. Титан — самый прочный и твердый материал. Ничего подобного, самый прочный и твердый материал в мире — алмаз. Из распространенных жёстких материалов — очень твёрд карбид вольфрама и многие вольфрамо-молибдено-содержащие сплавы. Это — холодные и тяжелые материалы, практически не поддаются мехобработке точением и фрезерованием и для них применяются ещё более сложные и современные технологии обработки. Собственно говоря, подавляющее большинство самого крепкого металлорежущего инструмента изготавливается из разновидностей комбинаций вольфрама с другими твёрдыми элементами, в том числе инструмента для обработки титана. Вольфрамосодержащие сплавы относятся к твердосплавным материалам. Для изготовления ювелирки практически не применяются, лишь изредка, т.к. для изготовления сложных изделий из вольфрамосодержащих материалов требуются слишком огромные производственные мощности, оправданные только в машиностроении и металлопроизводстве, где такая ювелирка считается не слишком крутым бонусом к основному виду деятельности. Ниже — схема замера твёрдости интендером твердомера, в различных единицах.

2. Титан не царапается. Царапается, еще как. Правда, различия в царапучести марок — достаточно выраженные и заметны даже простым глазом. На этот параметр влияет химический состав сплава и тип пост-обработки заготовки. Титаны топовых марок, изделия из которых служат во всей своей красе долго, стоят дорого и достать их чрезвычайно трудно. А дешевые марки лежат в продаже на любом складе металлобазы и стоят копейки, но изделия из них выходят и дешевые, но качеством блистать не будут. Однако, стоит отметить, что драгоценные металлы царапаются сильнее минимум вдвое, чем самая дешманская марка титана. Какой-то тип титанового сплава поцарапать легко, какой-то сложнее, какой-то ещё сложнее. В любом случае те, кто утверждают, что титан не царапается — врут. Однако, для улучшения твёрдости поверхности можно наносить на изделия спецпокрытия, которые значительно повысят износостойкость. Картинка «зацарапанной поверхности» прилагается.

3. Титан абсолютно биосовместим. Почти правда. Однако, всего лишь почти. Существует несколько био-несовместимых (точнее, аллергенных) марок, содержащие вредные примеси (но эти марки достаточно редки и врядли мастеру попадутся именно они, но чем чёрт не шутит), также подобные примеси, вызывающие аллергию, некрозы или как минимум, неприятные ощущения могут встречаться и в дешевых марках из-за заниженного контроля качества состава на производстве («Зачем ведь, спрашивается, проверять эти образцы на биосовместимость, заморачиваться с идеальной очисткой, когда мы собираемся делать из них корпус для термостата космической станции, который к тому же будет находиться снаружи корабля?»). Поэтому перед изготовлением ювелирки и бижутерии порядочный мастер-ювелир всегда отнесёт образец материала на хим.анализ, и только потом предложит клиенту. Ниже- красивая картинка зубного импланта.

4. Изделия из титана должны стоить дешево, ведь титан — очень дешевый материал. Самое распространённое заблуждение! Титан по сравннию с драгоценными металлами, конечно, стоит недорого, однако:

а) Есть очень большие проблемы в приобретении хороших марок в небольшом количестве, т.к. такой титан продаётся только большими промышленными партиями, а то и вообще не продаётся — дай-то Бог, чтобы вы смогли купить какой-нибудь обрезок из остатков «с барского стола» космической и военной промышленности, авось и повезёт. Самый дорогой титан в мире стоит около 1500 долларов за килограмм, самый дешёвый — около 1500 рублей за килограмм (по данным на 2019 год)

б) Самую большую часть стоимости изделий составляет именно обработка титана, так как она требует наличия уникального дорогостоящего инструмента и большого количества времени, а время — ресурс невосполняемый. Тем более, чем лучше титан, тем дороже инструмент и больше времени уходит на изготовление при соблюдении технологии изготовления изделий. Чтобы сделать качественно, с соблюдением всех допусков и параметров, технологию нарушать нельзя, иначе — брак и впустую потраченный материал. Ведь можно сделать хорошо, и тогда, изделие никак не будет дешёвым, а можно сделать как попало, без претензий на точность, ну или чтобы только создать иллюзию качества. А закрепка камней в титан — отдельная статья геморроя мастера, как выяснилось, разные марки титана требуют разного подхода к закрепке различных вставок, всё не так просто с ним — капризен, пружинит, и требует не совсем ювелирного (а более крутого) и дорогого инструмента при вставке и закрепке. Ниже — видео захватывающей работы пятикоординатного токарно-фрезерного станка — это одна из топовых технологий обработки металла, в том числе и титана. Использование подобных технологий для изготовления ювелирных изделий ну никак не может стоить дёшево. Смотрите.

Запомните, в производстве есть три волшебных слова, три составляющие, позволяющие комбинировать друг друга в различных позициях, однако всегда, всегда одно из слов будет лишним. Это «быстро», «качественно» и «недорого».

5. Чистый титан лучше всего. Смотря для каких целей и задач. Относительно чистый титан российского и зарубежного реестра стоит дёшево, однако обладает прочностью и твердостью немногим выше золота и серебра, а низкий уровень этих параметров даст зацарапать идеально выведенную поверхность в течении первого дня эксплуатации. Если уж сильные претензии к чистоте материала и предъявляются, то существуют иодидный и аффинированные титаны, однако вы не обрадуетесь цене на них. Ну, а самый распространённый относительно чистый и «простенький» титан применяется, в основном для удешевления бижутерной продукциии, не претендующей на качество поверхности, при создании очень сложных геометрических форм, или в случае использования его в технологии литья или какой-либо другой, не слишком дорогостоящей технологии обработки.

Касательно преимуществ и уникальности титановых сплавов, то стоит однозначно отметить их стойкость к коррозии (какие-то больше, какие-то меньше, но в бьтовых средах титан, как правило, не корродирует), при их лёгкости, высокой прочности, относительно высокой, а иногда и очень высокой твердости и практически абсолютной биосовместимости (см. выше). Титан не темнеет, не тускнеет со временем, не окисляется в агрессивных моющих химикалиях, а хорошо изготовленные изделия из качественного титана выглядят великолепно, некоторые из них — действительно плохо царапаются и долго служат своим превосходным внешним видом.

На каком кольце можно сделать гравировку

Выгравировать надпись можно на кольце из любого металла — стали, титана, тистена и даже карбида вольфрама. В большинстве случаев за нанесение надписей на самые твердые, плохо поддающиеся механической обработке материалы берутся салоны, в которых предлагают услуги лазерной гравировки на нержавеющей стали.

Вольфрамовые кольца	Титановые кольца	Кольца из тистена	Кольца из стали 316L
Все кольца поддаются лазерной гравировке.

Гипоаллергенные свойства

Причиной аллергии может стать практически любое металлическое украшение. Все зависит от состава сплава и индивидуальной физиологии. Основы сплавов (вольфрам, титан, золото и др.) в большинстве своем — гипоаллергенные. Виновниками негативных реакций становятся примеси и добавки. Они присутствуют в большом числе ювелирных сплавов из платины, серебра, золота, равно как и в составе карбида вольфрама, тистена, стали 316L и даже титана (за исключением титана марки ASTM-F136, из которого создаются украшения для первичного пирсинга, медицинские импланты).

Если вы уже сталкивались с аллергией на никель, хром, кобальт или другие металлы-добавки, исключать возможность повторного ее появление нельзя. Подходить к выбору украшений придется максимально тщательно и, возможно, некоторые виды современной бижутерии для вас окажутся под запретом. В остальных случаях кольца из альтернативных металлов великолепно зарекомендовали себя. Жалобы клиентов на негативные реакции, связанные с моделями из стали 316L, вольфрама, титана и тистена, в нашем магазине являются редкостью.

Проверка на гальваническую реакцию

Для проведения этого теста потребуется источник постоянного тока с напряжением около 12 В. Это может быть автомобильный аккумулятор или преобразующий трансформатор. Соедините через провод плюс батареи с исследуемым образцом, а минус с металлическим стержнем, на конце которого намотана вата, марля или кусок хлопчатобумажной ткани. Намочите вату слабым раствором соляной кислоты или обычной кока-колой.

Если это титан, то при прикосновении к металлу его поверхность будет окрашиваться в результате образования оксидной пленки. Цветовой оттенок зависит от величины напряжения, концентрации кислоты в растворе и времени воздействия. Нержавеющие сплавы и алюминий данной реакции не подвержены.

О других особенностях

Повышенная твердость карбида вольфрама и тистена наделяет кольца завидными преимуществами, но делает их хрупкими. Не в том смысле, что они, как хрусталь, разбиваются на сотни мелких осколков. Но при сильном ударе тяжелым предметом или падении с высоты (на асфальт, керамическую плитку, бетон) кольцо может треснуть или лопнуть, расколоться на две части. В длинной цепи достоинств это, пожалуй, их единственное слабое звено.

Стальные и титановые кольца такой особенности лишены. В случае падения останутся целыми, худший исход — несколько царапин.

О кольцах из вольфрама, титана, тистена и стали с покрытиями

Цветные покрытия не настолько прочные, как сам карбид вольфрама, титан, тистен или сталь. Поэтому с синими, черными, золотистыми и другими цветными кольцами рекомендуется обращаться осторожнее, оберегая от воздействий бытовой химии и других агрессивных веществ, соседства с твердыми предметами. Как увеличить срок службы разноцветных моделей — читайте в статье об особенностях колец с IP и PVD покрытием.

Какой материал на Земле самый прочный?

Если вы любите комиксы (и фильмы) Marvel, то знаете, что во вселенной, созданной Стэном Ли, самым прочным материалом на Земле является металл вибраниум. Из него, в частности, сделан щит Капитана Америки и костюм черной пантеры, в родной стране которого – Ваканде – он и был найден. В комиксах этот материал существует в нескольких вариантах и встречается в изолированных регионах нашей планеты. Также вибраниум обладает способностью поглощать все колебания в окрестности, включая направленную прямо на него кинетическую энергию (энергию движущегося тела). В реальности, разумеется, вибраниума не существует, но это не значит, что на Земле нет ни одного материала, способного составить ему конкуренцию. Но какой материал на нашей планете является самым прочным?

Кстати, рука Зимнего солдата тоже сделана из вибраниума

От автомобиля до некоторых электронных приборов в вашем доме – как в природе, так и в лаборатории – современный мир наполнен впечатляющими материалами. Более того, ученые постоянно ищут новые материалы, которые можно было бы использовать в повседневной жизни, в лабораториях и даже в космосе. Но измерение прочности материала – не равносильно измерению твердости. Можно подумать, что эти два слова являются синонимами, но для опытного специалиста это далеко не одно и то же.

Прочность материала определяет его устойчивость к деформации, в то время как твердость позволяет узнать легко ли поцарапать материал.

Что такое карбид кремния?

Природный муассанит – очень красивый минерал

Карбид кремния – это неорганическое химическое соединение кремния и углерода. В природе карбид кремния можно найти в чрезвычайно редко встречающемся минерале муассаните. Муассанит в природе можно найти в некоторых типах метеоритов, а также в месторождениях кимберлита и корунда. Материал используется как имитирующий алмазные вставки в ювелирных украшениях, однако чаще всего карбид кремния используют в автомобильной промышленности, электрических и астрономических приборах. Важно понимать, что практически любой карбид кремния, который используется в промышленности, является синтетическим.

Природный муассанит впервые был обнаружен в 1893 году Фердинандом Анри Муассаном в виде шестиугольных пластинчатых включений в метеорите Каньон Диабло в Аризоне. Свое название минерал обрел в 1905 году. Несмотря на то, что на Земле карбид кремния невероятно сложно обнаружить, он широко распространен в космосе. Так, муассанит присутствует в газовых облаках вокруг звезд, богатых углеродом, а также в первозданных метеоритах.

Еще больше увлекательных статей об удивительных минералах и животных нашей планеты читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен

Как и для чего используют титановые сплавы?

Металл получил своё название в честь титанов, персонажей древнегреческой мифологии, детей Геи.

Титановые сплавы – это сплавы, основным компонентом которых является титан (легкий прочный металл серебристого цвета). Титановые сплавы используются во многих отраслях промышленности, включая спортивные автомобили, коммерческие самолеты и ракеты. Титановые сплавы очень устойчивы к коррозии. Однако из-за дороговизны производства эти материалы используются только в высокотехнологичных отраслях промышленности. По распространенности на Земле титан находится на 10-м месте, содержится в земной коре — 0,57% по массе и в морской воде — 0,001 мг/л. В земной коре титан почти всегда присутствует только в кислородных соединениях. В свободном виде не встречается. В крупных коренных месторождениях титан встречается в России, США, Казахстане, Китае, Норвегии, Швеции и др.

Паучий шелк – один из самых прочных материалов на Земле

Несмотря на свои удивительные свойства, наткнуться на паутину и особенно в лесу максимально неприятно

На самом деле паучий шелк – один из самых прочных природных материалов на нашей планете. Как вы, вероятно, знаете, пауки используют паутину, чтобы поймать добычу и защитить потомство. Хотя прочность паучьего шелка варьируется от вида к виду, паучий шелк почти так же прочен, как высококачественная сталь. Согласитесь, это довольно серьезно. Вот почему человек паук из небезызвестной вымышленной вселенной способен так лихо и с пользой использует паучий шелк. Возможно, в будущем паучий шелк будут использовать в качестве мышц для роботов. Подробнее об этом удивительном предложении ученых читайте в материале Ильи Хеля.

Алмаз – самый твердый природный минерал

Так выглядят бриллианты до того, как их дарят своим возлюбленным

Алмаз является самым твердым известным природным минералом, который когда-либо находили на нашей планете. Еще одним удивительным свойством этого природного минерала является его способность к неограниченно по длительности существованию. Необходимо отметить, что алмаз –это редкий, но вместе с тем довольно широко распространенный минерал. Промышленные месторождения алмазов встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды. Благодаря различному количеству цветов, алмазы используются в широком спектре отраслей промышленности, включая производство. При этом, несмотря на свою твердость, алмаз очень легко поцарапать – но только другим алмазом. О происхождении и возрасте алмазов до сих пор нет точных научных данных, хотя согласно результатам некоторых исследований, его возраст может варьироваться от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет.

Чтобы всегда быть в курсе новостей из мира популярной науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram

Более того, известны метеоритные алмазы внеземного происхождения, так как этот самый твердый природный минерал на Земле также образуется при ударе во время падения крупных метеоритов на нашу планету. Однако наиболее удивительное свойство алмаз принимает после того, как ученые помещают его в вакуум или оставляют под воздействием инертного газа – при повышенных температурах этот минерал постепенно переходит в графит. Кстати, недавно внутри алмаза был обнаружен новый минерал. Подробнее об этом удивительном открытии мы вам уже рассказывали.

Почему графен – материал будущего?

Графен – самый тонкий и прочный материал, известный человеку.

Графен – самый прочный материал, известный человеку. Будучи прозрачным, графен состоит из однослойного атома углерода, расположенного в треугольной решетке и является основным структурным элементом древесного угля, графита и углеродных нанотрубок. По своей прочности графен в 200 раз превосходит сталь. Многообразие химических и физических свойств этого самого прочного материала на Земле обусловлено кристаллической структурой и химической связью атомов углерода, которые и составляют графен. Используют этот поражающий воображение материал в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Конечно графен – не вибраниум, однако вполне способен составить ему конкуренцию, учитывая, что в будущем с помощью графена ученые наверняка совершат огромное количество самых разных открытий. Так, с помощью этого сверхпрочного и тонкого материала ученые смогут восстанавливать сломанные кости и даже предотвращать переломы.

Как отличить титан от металла

Идентификация металлов — промежуточный этап, на котором сырье сортируют для последующей транспортировки и/или переработки. Десятки сплавов имеют схожие физические, химические характеристики, но могут существенно отличаться по стоимости и способу переплавки.

Например, титан — и сплавы на его основе: металл серебристого цвета, относительно легкий и пластичный, относящийся к группе аустенитов. Схожими свойствами обладают алюминий, легированные стали с высоким содержанием никеля.

Как отличить титан от металлов (железа, алюминия с добавлением углерода и других присадок)?

Лучший и самый надежный способ — исследование образца в лаборатории, оборудованной современными исследовательскими анализаторами:

• оптическими, которые при помощи искровых разрядов улавливают лёгкие химические элементы – серу, фосфор, углерод;
• стационарными, портативными рентген-установками, принцип действия которых основан на изучении фотонов, излучаемых определенными химическими элементами;
• лазерными, способными одновременно определить до 90 компонентов в образце.

Для обустройства лаборатории требуются специальные изолированные помещения и один или несколько анализаторов, нижняя планка стоимости которого начинается от 20.000 долларов США.

Есть и более простые, немного уступающие по эффективности методы определения материалов, доступные в условиях цеха, мастерской или гаража. Грубо говоря, по физико-механическим свойствам титан занимает промежуточную позицию между похожими на него нержавейку и алюминий: менее твердый и упругий, чем сталь, немногим менее вязкий, чем алюминиевые сплавы. Титан тяжелее, прочнее алюминия, благодаря образующейся пленке устойчив к коррозии, с низкой теплопроводностью. На его характеристиках основаны самые простые и более-менее надежные способы идентификации:

• по стеклу;
• по искре;
• гальваникой;
• по удельному весу.

Поцарапать металлом стекло

Графический метод считается самым доступным: для его проведения потребуется фрагмент металлического лома с заостренным краем, обычное силикатное стекло или керамическая плитка. Титановый образец при попытке поцарапать гладкую поверхность оставляет след, отдаленно похожий на рисунок грифельного карандаша. Острая грань не оставляет никаких повреждений на стекле или кафеле, а оставленная полоска не смывается обычной водой. Стальной сплав с высокой степенью вероятности оставит царапину, лом из алюминия не способен ни повредить испытуемый материал, ни “нарисовать” линию.

Титановый лом устойчив ко многим агрессивным веществам, но его минимальное количество на стеклянной поверхности можно смыть ватным тампоном, смоченным раствором плавиковой или ортофосфорной кислоты.

Справка: Плавиковая кислота — водный раствор фтороводорода HF, которую выпускает химическая промышленность в концентрации 40%, 50 % и 72 %. Для ее производства используют минерал — плавиковый шпат (флюорит).

У оптического метода масса преимуществ: простота, доступность, возможность проведения в любых условиях. Перед проведением опыта стекло не нужно мыть или обезжиривать, плавиковая кислота используется в стоматологии и ее можно купить в тюбиках по 5 мл.

Как определить титан по искре

Второй по популярности способ из-за высокой степени точности определения типа материала. Как отличают титан от нержавейки или алюминиевого лома?

Потребуется точильный станок, угловая шлифмашинка или обычный напильник. При соприкосновении с вращающимся абразивным кругом металл Ti дает большой сноп ярких искр белого цвета. Нержавеющая сталь искрит поменьше желтым, красным цветом, алюминий из-за высокой вязкости не дает искры вообще. Некоторые типы стальных сплавов разработаны для работ в пожароопасных средах, поэтому искрообразование может отсутствовать вообще.

Того же эффекта с меньшей наглядностью можно добиться, потерев края исследуемого образца напильником, искр будет меньше, а алюмосплав оставит на ребристой поверхности множество серебристых следов. Метод позволяет довольно точно идентифицировать Ti из-за характера и цвета искр, т.к. другие сплавы таких свойств не имеют.

Гальваническая реакция

Для определения материала гальваническим способом потребуются минимальные знания в области химии и несколько подручных инструментов: автомобильный аккумулятор 12 В (или несколько батареек типа “крона”), пара проводов, металлический стержень, один конец которого обмотан куском ткани. Способ основан на электрохимическом окрашивании металлов — анодировании, когда оксидная пленка (в данном случае — оксид титана TiO2) под воздействием электротока изменяет цвет.

Ткань пропитывают токопроводящим раствором: с солью, колой, уксусом. Провода подсоединяют в таком порядке:

• одним соединяют аккумуляторную клемму “+” и испытуемый образец, выступающий в роли анода
• второй соединяет катод — любой металлический стержень с тканью.

Если исследуемый предмет — титан, то если провести по его поверхности стержнем, остается хорошо различимый след. Нержавеющая и легированные стали, алюминиевые сплавы анодированию не подвергаются.

• достаточно высокая вероятность идентификации;
• не требует лабораторных условий;
• доступные компоненты для исследования.

Из недостатков — требуется время на подготовку и проведение опыта, невозможно провести в домашних условиях.

Сравнение удельного веса

Способ еще называют математическим, т.к. по результатам исследований нужно вычислить плотность заготовки. Для титана, нержавеющей стали и алюминия такие показатели известны: 4.5 г/куб.см, 7.8 г/куб.см, 2.7 г/куб.см соответственно. Для определения химического состава потребуются:

• знание закона Архимеда;
• фрагмент металлического лома;
• калиброванные весы;
• емкость.

Плотность воды — 1 кг/куб.дм, поэтому в каждом грамме вытесненной жидкости — 1 кубический сантиметр объема помещенного в нее стержня или пластины.

Металлический образец взвешивается на весах. В емкость, установленную в ванну, наливают воду до краев, затем помещают в жидкость фрагмент лома. Вытесненную воду измеряют мерным стаканом или другим измерителем. Объем вытесненной воды будет равен объему исследуемого фрагмента.

Затем производят математические вычисления: массу образца умножают на показатель объема и сравнивают с имеющейся таблицей.

Пример: На весах — металлический сегмент весом 207 г. При помещении в емкость объем вытесненной воды составил 75 г или 75 куб.см. 207 / 75 = 2,76 г/куб.см, т.е. металл — алюминий или сплав на его основе.

Прочие способы отличить титан от других металлов

Перед тем, как отличить титановые сплавы от других материалов искрой или стеклом, можно попробовать другие более-менее эффективные методики, основанные на теплопроводности, плотности и химическом составе материалов.

Теплопроводность Ti — 21,9 Вт/(м·К) при 20 °C, т.е. если взять пластинку или стержень в руку, поверхность будет казаться теплой на ощупь. Правда, схожим свойством обладает нержавейка, поэтому способ годится только для первичной оценки. Тот же эффект достигается, если исследуемый предмет нагреть с одной стороны зажигалкой или другим источником тепла: температура противоположного края пластины останется неизменной.

Несколько опытов можно провести со стружкой: титановая сразу воспламеняется и горит белым огнем, стальная не горит, алюминиевая — плавится. Дюралюминиевая стружка в щелочном растворе дает бурную реакцию за счет выделения большого количества водорода.

Из-за разной плотности Ti, алюминий и нержавеющая сталь дают разный эффект, если ударить по предмету молотком с примерно одинаковой силой:

Источник https://master-pmg.ru/oborudovanie/prochnost-titana-i-stali.html

Источник https://hi-news.ru/eto-interesno/kakoj-material-na-zemle-samyj-prochnyj.html

Источник https://e-metall.ru/blog/kak-otlichit-titan-ot-metalla/