Перейти к содержанию

Самый крепкий металл в мире

Самый крепкий металл в мире

Металл люди начали использовать еще в древности. Самый доступный в природе и поддающийся обработке металл — медь. Медные изделия в виде домашней утвари находят археологи при раскопках древних поселений. По мере роста технического прогресса человек научился делать сплавы из различных металлов, которые пригодились ему при изготовлении предметов быта и оружия. Так и появился самый крепкий металл в мире.

самый крепкий металл в мире

Титан

Этот необычайно красивый серебристо-белого цвета металл был открыт почти одновременно в конце 18 столетия двумя учеными — англичанином У. Грегори и немцем М. Клапротом. По одной версии, титан получил свое название в честь персонажей древнегреческих мифов, могучих Титанов, по другой — от Титании, королевы фей из германской мифологии — из-за своей легкости. Однако тогда применение ему не нашли.

титан

Затем в 1925 году физики из Голландии смогли выделить чистый титан и открыли множество его преимуществ. Это — высокие показатели технологичности, удельной прочности и устойчивости к влиянию коррозии, очень большая прочность при высоких температурах. Также имеет высокую антикоррозионную стойкость. Эти фантастические показатели сразу привлекли инженеров и конструкторов.

В 1940 году ученый Кроль получил чистый титан с помощью магниетермического метода, и с тех пор этот метод является основным. Добывается самый крепкий металл на земле во многих местах в мире — России, Украине, Китае, ЮАР и других.

изделия из титана

Титан прочнее железа в два раза по механическим показателям, в шесть раз — алюминия. Сплавы титана являются на данный момент самыми прочными в мире, и поэтому нашли применение в военной (конструкции подводных лодок, ракет), кораблестроительной и авиационной промышленностях (на сверхзвуковых самолетах).

Этот металл также невероятно пластичен, поэтому из него можно изготовить любую форму – листы, трубы, проволоку, ленту. Широко используют титан для изготовления медицинских протезов (при этом он биологически идеально совместим с тканями организма человека), ювелирных изделий, спортивного инвентаря и др.

титановые слитки

Также применяют его в химическом производстве за счет его антикоррозионных свойств, этот металл в агрессивной среде не корродирует. Так, в испытательных целях пластину титана поместили в морскую воду, и за 10 лет он даже не покрылся ржавчиной!

За счет своего высокого электросопротивления и свойств ненамагничивания он широко применяется в радиоэлектронике, например, в конструктивных деталях мобильных телефонов. Очень перспективно применение титана в области стоматологии, особенно важна его способность срастаться с костной тканью человека, что дает прочность и монолитность при протезировании. Широко его используют при изготовлении медицинских инструментов.

титановые браслеты

Природные окислительные свойства урана использовались еще в древности (1 век до н.э.) при изготовлении желтой глазури в керамических изделиях. Один из наиболее известных в мировой практике прочных металлов, он является слаборадиоактивным и используется при производстве ядерного топлива. ХХ век даже называли «веком Урана». Этот металл обладает парамагнитными свойствами.

уран

Уран тяжелее железа в 2,5 раза, образует множество химических соединений, в производстве используют его сплавы с такими элементами, как олово, свинец, алюминий, ртуть, железо.

Вольфрам

Это не только самый крепкий металл в мире, но и очень редкий, который даже нигде не добывается, а получен был химическим путем еще в 1781 году в Швеции. Самый устойчивый к температурам металл в мире. Благодаря высокой тугоплавкости хорошо поддается ковке, при этом его вытягивают в тонкую ниточку.

вольфрам

Самое известное его применение — вольфрамовая нить накаливания в лампочках. Широко используется для производства специальных инструментов (резцов, фрез, хирургических) и в ювелирном производстве. За счет его свойства не пропускать радиоактивные лучи, из него производят контейнеры для хранения ядерных отходов. Месторождения вольфрама в России находятся на Алтае, Чукотке, Северном Кавказе.

Рений

Имя свое получил в Германии (река Рейн), где был открыт в 1925 году, сам металл имеет белый цвет. Добывается и в чистом виде (Курильские острова), и при добыче молибденового и медного сырья, но в очень малых количествах.

рений

Самый крепкий металл на земле очень твердый и плотный, отлично плавится. Прочность высокая и не зависит от перепадов температуры, недостаток – высокая стоимость, ядовитый для человека. Используется в электронике и авиационной промышленности.

Осмий

Самый тяжелый элемент, например, килограмм осмия выглядит в виде шарика, легко помещающегося в руке. Относится к платиновой группе металлов, по цене превышает в разы золото. Название получил свое из-за плохого запаха при химической реакции, которую провел английский ученый С. Теннант в 1803 году.

осмий

Внешне выглядит очень красиво: блестящие серебристые кристаллы с синим и голубым отливом. Используют его обычно в виде добавки к другим металлам в промышленности (металлокерамические резцы повышенной прочности, лезвия медицинских ножей). Его немагнитные и прочные свойства используют при изготовлении высокоточных приборов.

Бериллий

Получен был химиком Полем Лебо в конце 19 века. Вначале этот металл прозвали «сладким», из-за его конфетного вкуса. Потом оказалось, что у него есть и другие привлекательные и оригинальные свойства, например, он не хочет вступать ни в какие химические реакции с другими элементами за редким исключением (галоген).

беррилий

Самый крепкий металл в мире одновременно и твердый, и хрупкий, и легкий, к тому же высокотоксичный. Его исключительная прочность (к примеру, проволока диаметром 1 мм может выдержать вес человека) используется в лазерной и космической технике, атомной энергетике.

Новые открытия

Об очень прочных металлах можно еще и дальше рассказывать, но технический прогресс двигается вперед. Ученые из Калифорнии недавно объявили миру о появлении «ликвид-металла» (от слова «жидкий»), по прочности превосходящего титан. К тому же он оказался суперлегким, гибким и высокопрочным. Поэтому ученым предстоит создать и разработать способы применения нового металла, а в будущем, возможно, совершить еще много открытий.

Ножевой ликбез: самая твердая сталь в мире

Тантал

У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.

Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.


Тантал

Самый крепкий металл в мире

Бронзу в рейтинге заслуживает тантал, поскольку является одним из самых прочных металлов в мире. Он представляет собой серебристый металл с высокой твердостью и атомной плотностью. Благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, имеет свинцовый оттенок.

Отличительными свойствами тантала являются высокая прочность, тугоплавкость, стойкость к коррозии, воздействию агрессивных сред. Металл является достаточно пластичным металлом и легко поддается механической обработке. Сегодня тантал успешно используется:

  • в химической промышленности;
  • при сооружении ядерных реакторов;
  • в металлургическом производстве;
  • при создании жаропрочных сплавов.

9. Бериллий

Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

Уран

Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.

Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения — ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

Вольфрам

Самый крепкий металл в мире

Известен как самый тугоплавкий металл из всех существующих, и относится к самым прочным металлам в мире. Представляет собой твердый переходный элемент блестящего серебристо-серого цвета. Обладает высокой прочностью, отличной тугоплавкостью, стойкостью к химическим воздействиям. Благодаря своим свойствам поддается ковке, и вытягивается в тонкую нить. Известен в качестве вольфрамовой нити накаливания.

Железо и сталь

Железо и сталь

Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.

Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).

Характеристика металлов

Металлы — это группа из более 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. В природе они редко обнаруживаются в чистом виде, поэтому их чаще всего добывают из руды. Так называют вид полезных ископаемых, которые представляют собой соединение нескольких химических компонентов, вроде минералов и тех же самых металлов. Металлам характерны несколько свойств, по которым их разделяют по группам:

  • твердость — сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела;
  • прочность — стойкость к разрушению под воздействием внешней нагрузки;
  • упругость — изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление ее после того, как эти силы перестают на нее воздействовать;
  • пластичность — изменение формы материала под внешним воздействием и сохранение ее после устранения этого воздействия;
  • износостойкость — сохранение хорошего внешнего вида и физических свойств материала после сильного трения;
  • вязкость — способность материала вытягиваться под воздействием внешних сил;
  • усталость — свойство материала выдерживать многократные нагрузки;
  • жароустойчивость — сопротивление окислительным процессам при нагревании до высоких температур.

Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который уничтожает бактерии. Считается, что из него можно будет изготавливать ручки дверей больниц и других общественных мест.

6. Титан

Титан

Титан — это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.

Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.

Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.

Титан

Заключительное место в десятке твердейших металлов достается титану. Впервые этот элемент в чистом виде удалось получить химику Й. Я. Берцелиусу из Швеции в 1825 году. Титан является легким металлом серебристо-белого цвета, который отличается высокой прочностью и устойчивостью к коррозии и механическим воздействиям. Сплавы из титана применяются во многих отраслях машиностроения, медицины и химической промышленности.

Титан

5. Рений

Рений

Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.

Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.

Россия — третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.

Самый крепкий металл в мире самые прочные металлы Рений

Осмий

Этот прочный металл еще более дорогой, чем иридий (а уступает лишь калифорнию). Однако применяется он в таких областях, где важнее результат, чем затраты на него: для производства медицинского оборудования в самые лучшие мировые клиники. Кроме того, может использоваться для изготовления электрических контактов, деталей измерительной техники и дорогих часов вроде «Ролекс», электронных микроскопов, военных боеголовок. Благодаря осмию они становятся прочнее и выдерживают более высокие температуры, вплоть до экстремальных.

Осмий не встречается в природе самостоятельно, только в паре с родием, так что после добычи предстоит задача разделить их атомы. Реже встречается осмий в «комплекте» с платиной, медью и некоторыми другими рудами.

Самый крепкий металл в мире
В год на планете вырабатывается лишь несколько десятков килограммов вещества

Хром

По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.

Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.

А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).

Самые прочные из металлов

Прочностью металлов называют их способность оказывать сопротивление разрушению под действием внутренних напряжений, которые могут возникать при влиянии на эти материалы внешних сил. Также это свойство конструкции сохранять свои характеристики в течение определенного времени.

Многие сплавы достаточно крепкие и стойкие не только к физическим, но и химическим воздействиям, к чистым металлам они не относятся. Есть металлы, которые можно назвать самыми прочными. Титан, который плавится при температуре свыше 1 941 K (1660±20 °C), уран, относящийся к радиоактивным металлам, тугоплавкий вольфрам, закипающий при температуре не менее 5 828 K (5555 °C). А также другие, обладающие уникальными свойствами и необходимые в процессе изготовления деталей, инструментов и предметов по самым современным технологиям. В пятерку самых прочных из них входят металлы, свойства которых уже известны, их широко применяют в различных отраслях народного хозяйства и используют в научных опытах и разработках.

Рений

Встречается в молибденовых рудах и медном сырье. Имеет высокую твердость и плотность. Очень тугоплавкий. Его прочность не может быть уменьшена даже под воздействием критических перепадов температур. Широко используется во многих электронных приборах и технических средствах.

Самый крепкий металл в мире

Бериллий

Металл, относящийся к редкоземельным, имеющий серебристо-серый оттенок и блестящие, кристаллические образования на сломах. Интересно, что кристаллы бериллия на вкус несколько сладковатые, из-за этого его первоначально называли «глюциний», что значит «сладкий». Благодаря этому металлу появилась новая технология, которую используют в синтезе искусственных камней — изумрудов, аквамаринов, для нужд ювелирной промышленности. Бериллий был открыт при изучении свойств берилла — полудрагоценного камня. В 1828 г. немецким ученым Ф. Вёллером был получен металлический бериллий. Он не взаимодействует с рентгеновским излучением, следовательно, его активно используют для создания специальных приборов. Кроме того, сплавы бериллия применяются в изготовлении нейтронных отражателей и замедлителей для установки в ядерном реакторе. Его огнеупорные и антикоррозионные свойства, высокая теплопроводность делают его незаменимым элементом для создания сплавов, используемых в самолетостроении и аэрокосмической промышленности.

Этот металл был открыт на территории среднего Урала. О нем написал М.В. Ломоносов в своей работе «Первые основания металлургии» в 1763 году. Является весьма распространенным, его самые известные и обширные месторождения расположены в ЮАР, Казахстане и России (Урал). Содержание этого металла в рудах сильно колеблется. Его цвет светло-голубой, с отливом. В чистом виде очень твердый и достаточно хорошо обрабатывается. Он служит важным компонентом для создания легированных сталей, особенно нержавеющих, применяется в гальванике и авиакосмической промышленности. Его сплав с железом, феррохром необходим для производства металлорежущих инструментов.

2.Тантал

Этот металл относится к ценным, так как его свойства лишь ненамного ниже, чем у благородных металлов. Он обладает сильной устойчивостью к различным кислотам, не подвержен коррозии. Тантал применяется в различных конструкциях и соединениях, для изготовления изделий сложной формы и как основа для производства уксусной и фосфорной кислот. Металл используют в медицине, так как его можно совместить с тканями человека. В жаропрочном сплаве тантала и вольфрама нуждается ракетная отрасль, ведь он может выдержать температуру в 2 500 °C. Конденсаторы из тантала устанавливают на радарные аппараты, применяют в электронных системах как передатчики.

3. Иридий

Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

Самый крепкий металл в мире самые прочные металлы Самый крепкий металл в мире Осмий

Осмий и иридий

Осмий и иридий – представители металлов платиновой группы, имеют почти одинаковую плотность. В своем чистом виде в природе встречаются невероятно редко, а чаще всего – в сплаве друг с другом. Иридий по природе своей обладает высокой твердостью, из-за чего плохо поддается металлообработке, как механической, так и химической.

Самый крепкий металл в мире
Осмий и иридий обладают наивысшей плотностью

Активно применять иридий в промышленности стали сравнительно недавно. Раньше его использовали с осторожностью, поскольку его физико-химические характеристики были изучены не до конца. Теперь иридий используют даже в изготовлении ювелирных изделий (в качестве инкрустаций или в сплаве с платиной), хирургических инструментов и деталей для сердечных стимуляторов. В медицине металл просто незаменим: его биопрепараты могут помочь побороть онкологию, а облучение его радиоактивным изотопом может остановить процесс роста раковых клеток.

Две трети добываемого в мире иридия уходит в химическую промышленность, а остальное распределяется между другими отраслями производства – напыления в металлургической индустрии, товарах народного использования (элементы перьевых ручек, ювелирные изделия), медицине при производстве электродов, элементов кардиостимуляторов и хирургических инструментов, а также для улучшения физико-химических и механических свойств металлов.

Самый крепкий металл в мире
Твёрдость иридия по шкале Мосса – 5

Осмий – серебристо-белый металл с голубоватым отливом. Он был открыт позже иридия на год, а сейчас его нередко находят в железных метеоритах. Помимо высокой твёрдости, осмий отличается своей дороговизной – 1 грамм чистого металла оценивается в 10 тысяч долларов. Еще одной его особенностью считается его вес – 1 литр расплавленного осмия равен 10 литрам воды. Правда, ученые еще не нашли применения этому свойству.

Из-за редкости и высокой стоимости осмий задействуется только там, где никакой другой металл не может быть использован. Широкого применения ему так и не нашли, да и нет смысла в поисках, пока поставки металла не станут регулярными. Сейчас осмий используется для изготовления инструментов, требующих высокой точности. Изделия из него почти не изнашиваются и обладают значительной прочностью.

Самый крепкий металл в мире
Показатель твёрдости осмия достигает 5.5

2. Осмий

Осмий

Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.

Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.

Рутений

Самый крепкий металл в мире

Вторую строчку рейтинга самых прочных металлов в мире занимает рутений – серебристый металл, принадлежащий к платиновой группе. Его особенностью является наличие в составе мышечной ткани живых организмов. Ценными свойствами рутения являются высокая прочность, твердость, тугоплавкость, химическая стойкость, способность образовывать комплексные соединения. Рутений считается катализатором многих химических реакций, выступает в роли материала для изготовления электродов, контактов, острых наконечников.

1. Вольфрам

Вольфрам – самый прочный металл в мире

Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).

Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых — Хуана Хосе и Фаусто д’Эльхуяра — к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.

Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.

Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности — для изготовления ракетных сопел.

Создан самый крепкий сплав, известный человечеству — Naked Science

Графен может считаться самым крепким материалом, известным человеку, но существует новая субстанция, которая может оказаться не менее полезной. Команда ученых из Сандийских национальных лабораторий создала новый сплав, ставший самым износостойким материалом из когда-либо созданных. Они смогли добиться этого, совместив два из наиболее редких материалов на Земле: золото и платину.

Согласно исследователям, новый сплав Pt-Au настолько стойкий, что если из него сделать автомобильные шины, то на них можно 500 раз полностью объехать земной экватор, длина которого составляет 40075 км, прежде, чем они сотрутся. Комбинации золота и платины проверялись и прежде, но команда из Сандийских лабораторий пошла дальше своих предшественников. Используя вычислительные лаборатории, они смогли составить материал на атомном уровне, чтобы удостовериться в том, что его крепость и устойчивость достигают пиковых уровней.

«Мы работаем с фундаментальными атомными механизмами и микроструктурой, объединяя это все вместе, чтобы понять, почему достигается хорошая производительность или почему производительность в итоге плохая, а затем разрабатываем сплав, который дает хорошую производительность», — говорит Майкл Чандросс, один из со-авторов исследования, описывающего сплав.

Самый крепкий металл в мире

Сравнение износа Pt-Au и других сплавов / Sandia National Laboratories

Электронные устройства наподобие смартфонов смогли бы значительно увеличить срок службы, используя тонкое покрытие из этого нового сплава на своих подвижных частях, что в свою очередь помогло бы электронной промышленности экономить около $100 миллионов в год. Однако, наиболее ценный аспект этого материала оказался абсолютно неожиданным: во время испытаний, сплав начал формировать черную пленку на своей поверхности, которая оказалась алмазоподобным углеродом, одним из наиболее ценных и эффективных искусственных лубрикантов.

«Мы считаем, что стабильность и собственное сопротивление износу позволяет углеродосодержащим молекулам из окружающей среды скрепляться и разрушаться во время скольжения, в итоге формируя алмазоподобный углерод. В промышленности этого можно добиться и иными способами, но они обычно включают использование вакуумных камер с высокотемпературными плазмами из углерода. Порой это очень дорого», — объясняет Джон Карри, ведущий автор исследования.

В итоге, получается, что этот сплав не только самый износостойкий материал на Земле, но он еще и самостоятельно создает один из лучших промышленных лубрикантов. Очень неплохо.

Таблица предела прочности металлов

МеталлОбозначениеПредел прочности, МПа
СвинецPb18
ОловоSn20
КадмийCd62
АлюминийAl80
БериллийBe140
МагнийMg170
МедьCu220
КобальтCo240
ЖелезоFe250
НиобийNb340
НикельNi400
ТитанTi600
МолибденMo700
ЦирконийZr950
ВольфрамW1200

Сплавы против металлов

Сплавы

Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.

Чем выше прочность сплава — тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.

А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.

Учёные создали самый прочный сплав, известный человечеству

Самый крепкий металл в мире

Проведя очередные работы с одними из самых ценных металлов Земли, ученые получили один из самых прочных материалов в мире. Графен может считаться самым крепким материалом, известным человеку, но существует новая субстанция, которая может оказаться не менее полезной. Команда ученых из Сандийских национальных лабораторий создала новый сплав, ставший самым износостойким материалом из когда-либо созданных. Они смогли добиться этого, совместив два из наиболее редких материалов на Земле: золото и платину.

Согласно исследователям, новый сплав Pt-Au настолько стойкий, что если из него сделать автомобильные шины, то на них можно 500 раз полностью объехать земной экватор, длина которого составляет 40075 км, прежде, чем они сотрутся. Комбинации золота и платины проверялись и прежде, но команда из Сандийских лабораторий пошла дальше своих предшественников. Используя вычислительные лаборатории, они смогли составить материал на атомном уровне, чтобы удостовериться в том, что его крепость и устойчивость достигают пиковых уровней.

«Мы работаем с фундаментальными атомными механизмами и микроструктурой, объединяя это все вместе, чтобы понять, почему достигается хорошая производительность или почему производительность в итоге плохая, а затем разрабатываем сплав, который дает хорошую производительность», — говорит Майкл Чандросс, один из со-авторов исследования, описывающего сплав.

Самый крепкий металл в мире

Сравнение износа Pt-Au и других сплавов / Sandia National Laboratories
Электронные устройства наподобие смартфонов смогли бы значительно увеличить срок службы, используя тонкое покрытие из этого нового сплава на своих подвижных частях, что в свою очередь помогло бы электронной промышленности экономить около $100 миллионов в год. Однако, наиболее ценный аспект этого материала оказался абсолютно неожиданным: во время испытаний, сплав начал формировать черную пленку на своей поверхности, которая оказалась алмазоподобным углеродом, одним из наиболее ценных и эффективных искусственных лубрикантов.

«Мы считаем, что стабильность и собственное сопротивление износу позволяет углеродосодержащим молекулам из окружающей среды скрепляться и разрушаться во время скольжения, в итоге формируя алмазоподобный углерод. В промышленности этого можно добиться и иными способами, но они обычно включают использование вакуумных камер с высокотемпературными плазмами из углерода. Порой это очень дорого», — объясняет Джон Карри, ведущий автор исследования.

В итоге, получается, что этот сплав не только самый износостойкий материал на Земле, но он еще и самостоятельно создает один из лучших промышленных лубрикантов. Очень неплохо.

Самый крепкие и мягкие металлы

Практическое применение металлов играет большую роль в жизни людей: от железобетонных конструкций домов до медицинских протезов и строительства космических ракет − везде участвуют различные виды соединений. Рассмотрим как наиболее твердые, так и самые мягкие из них.

  1. Самые крепкие металлы
    1. Титан
    2. Уран
    3. Вольфрам
    4. Рений
    5. Бериллий
    6. Хром
    7. Тантал
    8. Иридий

    Самые крепкие металлы

    В качестве вспомогательной оценки твердости металлов в списке будут приведены данные по десятибалльной шкале Мооса. Она строится по принципу крепости того или иного вещества посредством легкости его разрушения относительно принятых за эталон 10 минералов.

    Титан

    Титан

    Свое название титан получил в честь персонажа древнегреческой мифологии благодаря немецкому химику Мартину Клапроту. Механическая прочность этого металла превышает крепость алюминия в 4 раза, железа − в 2. Он также обладает устойчивостью к коррозиям и легкостью, ввиду чего используется для изготовления бронежилетов в военной промышленности, брони в авиации, протезов в медицине, его широко применяют в ювелирном деле. Твердость по шкале Мооса − 6.0.

    Уран

    Свое название уран так же, как и титан, получил от химика Мартина Клапорта. Однако, в этот раз ученый решил назвать новый открытый элемент в честь самой далекой из известных на 1789 год планет.

    Тяжелый металл, в чистом виде немного легче стали. Уран радиоактивен и представляет серьезную опасность для человека. Его количество в земной коре в 1000 раз превышает концентрацию золота и в 30 − серебра. Изотоп урана-235 используется в ядерной энергетике ввиду того, что этот элемент наделен большим содержанием потенциальной энергии. Твердость по шкале Мооса − 6.0.

    Вольфрам

    Вольфрам

    Вольфрам относится к тяжелым и прочным металлам, обладает устойчивостью к коррозии, очень слабо взаимодействует с крайне опасными в мире химии веществами, уничтожающими многое. Вступает в реакцию с концентрированной соляной и разбавленной серной кислотами.

    Благодаря своей прочности и тугоплавкости металл используется для изготовления нитей накаливания в осветительных приборах. Также ввиду высокой плотности вольфрам пригоден для защиты от ионизирующего излучения. Твердость по шкале Мооса − 9.0.

    Рений

    Рений

    Свое название рений получил в честь реки Рейн, проистекающей в Германии. Металл один из наиболее редких на планете по содержанию в земной коре. Самое большое месторождение элемента находится в России: по предварительной оценке запасы на Курильских островах составляют 10-15 т этого вещества.

    Рений − жесткий металл, обладает хорошей прочностью и высокой плотностью. Элемент еще более устойчив к окислению, чем вольфрам, он почти не растворяется в соляной и серной кислотах даже при нагревании. Ввиду своей редкости обладает высокой стоимостью, поэтому его физические и химические свойства используются в малом количестве областей и там, где он необходим. Рений применяют в изготовлении реактивных двигателей, в целом он незаменим в военной промышленности. Твердость по шкале Мооса − 7.0.

    Бериллий

    Бериллий

    Бериллий − один из самых твердых металлов на Земле.

    Свое название получил от древнегреческого слова «глиций», которое означает «сладкий». Дело в том, что растворимые в воде соединения этого металла имеют сладковатый вкус.

    Бериллий используют для получения более крепких сплавов: добавление элемента повышает их твердость, прочность и устойчивость к коррозиям. Также металл обладает свойством слабого поглощения рентгеновского излучения, благодаря чему из него изготавливают детали различных аппаратов. Бериллий используется и в атомных реакторах − из него делают отражатели нейтронов. Твердость по шкале Мооса − 5.5.

    Хром

    Хром получил свое название от греческого слова «χρῶμα» и означает «цвет». Название дано металлу благодаря тому, что его соединения имеют различную окраску. Большое содержание этого элемента в земной коре отмечается в ЮАР − 1 место в мире, Казахстане − 2 место, а также еще 8 странах, расположенных преимущественно в Азии и Африке.

    Самая крепкая сталь, как правило, получается при добавлении в нее хрома. Этот металл используется в качестве покрытий, повышающих износостойкость того, на что он нанесен. Применение вещества встречается в аэрокосмической промышленности: хром незаменим в изготовлении сопел плазмотронов. Твердость по шкале Мооса − 8.5.

    Хром является биогенным элементом и входит в состав тканей всех растений и животных. У последних он участвует в регуляции липидного, белкового и углеводного обменов, недостаток металла в организме способен привести к повышению холестерина в крови.

    Тантал

    Тантал

    Свое название тантал получил в честь героя древнегреческой мифологии, когда все первые попытки химиков выделить металл в чистом виде при его открытии в 1802 году не увенчались успехом. Элемент относится к редким, его содержание в земной коре не превышает 0,0002%.

    Месторождения тантала находятся в 12 странах мира, расположенных в Австралии, Азии, Африке,Северной Америке и Европе.

    Тантал обладает удивительными физическими характеристиками: несмотря на свою прочность, он гибкий, как золото.

    Химические свойства металла так же поражают: его устойчивость к реагентам схожа со стеклом. Элемент используется в атомной промышленности, авиакосмической технике, медицине и даже ювелирном деле. Твердость по шкале Мооса − 6.5.

    Иридий

    Иридий

    Самый твердый металл на сегодня, его тугоплавкость и устойчивость к кислотам пока не сыскали равных. Иридий обладает устойчивостью к коррозиям, в природе он практически не встречается, поэтому высокое нахождение металла в земных породах свидетельствует о метеоритном происхождении месторождений. Элемент является еще более редким, чем золото и платина. В число стран, где в природе встречается содержание этого металла, входят ЮАР, Канада, Россия, США, Новая Гвинея.

    Высокая твердость и тугоплавкость иридия делают его тяжело поддающимся обработке. Металл не вступает в химическую реакцию ни с одной из известных человечеству кислот. Один из изомеров иридия используется в атомной энергетике, сам элемент нашел применение в машиностроении, авиации, производстве космических аппаратов, ювелирном деле. Твердость по шкале Мооса − 6.5.

    Самый мягкий металл

    Ртуть

    Самый мягкий элемент во Вселенной − ртуть. Элемент является единственным, находящимся в жидком состоянии при нормальных условиях: тех, в которых привычно и комфортно существовать людям. Вещество ядовито − пары ртути, попавшие в организм человека, способны привести к тяжелому отравлению. Элемент редко встречается в земной коре, его месторождения находятся в 8 странах мира, расположенных на Кавказе, в Европе и Азии.

    Ртуть известна человечеству с незапамятных времен: до открытия своих ядовитых качеств она применялась в медицине в составе антисептиков, мочегонных и слабительных. На сегодня этот металл используется для изготовления термометров, люминесцентных ламп, датчиков положения, детекторов радиационного излучения.

    Твердость по шкале Мооса у ртути не может быть измерена ввиду ее чрезвычайной мягкости.

    Ртуть из градусника

    Определить крепость и твердость металла непросто: всегда важно учитывать все критерии оценки, благодаря которым прочность элементов будет различаться в зависимости от выбранного признака.

    Источник https://topkin.ru/best/nauka/samyiy-krepkiy-metall-v-mire/

    Источник https://sakhkor.ru/materialy/samyj-prochnyj-metall-na-zemle.html

    Источник https://udipedia.net/samyj-krepkij-i-myagkie-metally/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.