Найміцніший метал. Найміцніший метал

Коли йдеться про твердий і міцний метал, то у своїй уяві людина відразу ж малює воїна з мечем і в обладунках. Ну чи з шаблею, і обов'язково із дамаської сталі. Але сталь, хоч і міцний, але не чистий метал, її одержують шляхом сплаву заліза з вуглецем та деякими іншими металами-добавками. І при необхідності сталь піддають обробці, щоб змінити її властивості.

Легкий міцний метал сріблясто-білого кольору

Кожна з добавок, хром, нікель або ванадій, відповідають за певну якість. А ось для міцності додають титан – виходять найтвердіші сплави.

За однією версією, метал отримав свою назву від Титанів, могутніх та безстрашних дітей богині Землі Геї. Але за іншою версією срібляста речовина названа на честь королеви фей Титанії.

Титан відкрили німецьку та англійську хіміки Грегор і Клапрот незалежно один від одного з різницею у шість років. Сталося це наприкінці 18 століття. Речовина відразу зайняла місце в періодичній системі Менделєєва. Через три десятиліття було отримано перший зразок металевого титану. І досить довго метал не використовували через його крихкість. Рівно до 1925 року – саме тоді, після низки дослідів, йодидним методом було отримано чистий титан. Відкриття стало справжнім проривом. Титан виявився технологічним, на нього відразу звернули увагу конструктори та інженери. І зараз метал із руди отримують, в основному, магнієтермічний способом, який запропонували у 1940 році.

Якщо торкатися фізичних властивостей титану, то можна відзначити його високу питому міцність, міцності при високих температурах, маленьку щільність і корозійну стійкість. Механічна міцність титану вдвічі вища за міцність заліза і в шість – алюмінію. За високих температур, де легкі сплави вже не працюють (на основі магнію та алюмінію), на допомогу приходять титанові сплави. Наприклад, літак на висоті 20 кілометрів розвиває швидкість втричі вищу, ніж швидкість звуку. І температура його корпусу при цьому близько 300 градусів за Цельсієм. Такі навантаження витримує тільки титановий сплав.

За поширеністю у природі метал посідає десяте місце. Титан видобувають у ПАР, Росії, Китаї, Україні, Японії та Індії. І це далеко не повний список країн.

Титан - міцний та легкий метал у світі

Перелік можливостей застосування металу викликає повагу. Це військова промисловість, остепротези в медицині, ювелірні та спортивні вироби, плати мобільних телефонів та багато іншого. Постійно підносять титан конструктори ракет, авіа, кораблебудування. Навіть хімічна промисловість не залишила металу без уваги. Титан відмінний для лиття, адже контури при виливку точні і мають гладку поверхню. Розташування атомів у титані аморфне. І це гарантує високу міцність при розтягуванні, ударну в'язкість, чудові магнітні властивості.

Тверді метали з найбільшою густиною

Одними з найтвердіших металів, так само, є осмій та іридій. Це речовини з платинової групи, вони найвища, майже однакова, щільність.

Іридій відкрили у 1803 році. Виявив метал хімік із Англії Смітсон Теннат, під час дослідження природної платини з Південної Америки. До речі, з давньогрецького «іридія» перекладається як «райдуга».

Найтвердіший метал видобути досить складно, оскільки у природі його майже немає. І часто метал знаходять у метеоритах, що впали на землю. За словами вчених, на нашій планеті вміст іридію має бути набагато більшим. Але через властивості металу – сидерофільності – він знаходиться на глибині земних надр.

Іридій досить складно обробити і термічним, і хімічним способом. Метал не входить у реакцію з кислотами, навіть поєднаннями кислот за нормальної температури менше 100 градусів. При цьому речовина схильна до процесів окислення в царській горілці (це суміш соляної та азотної кислот).

Інтерес, як джерело електричної енергії, представляє ізотоп іридію 193 m 2 . Оскільки період напіврозпаду металу становить 241 рік. Знайшов широке застосування іридій у палеонтології та промисловості. Його використовують при виготовленні пір'я для ручок та визначення віку різних шарів землі.

А ось осмій відкрили на рік пізніше за іридію. Цей твердий метал знайшли у хімічному складі осаду платини, яка була розчинена у царській горілці. І назва «осмій» вийшла із давньогрецького слова «пах». Метал не схильний до механічного впливу. При цьому один літр осмію в рази важчий, ніж десять літрів води. Втім, ця властивість поки що залишилася без застосування.

Осмій добувають на американських та російських копальнях. Багато його родовище й у ПАР. Досить часто метал знаходять у залізних метеоритах. Для фахівців цікавить осмій-187, який експортується лише з Казахстану. За його допомогою визначають вік метеоритів. Варто зазначити, що лише один грам ізотопу коштує 10 тисяч доларів.

Ну а використовують осмій у промисловості. І не в чистому вигляді, а у вигляді твердого металу з вольфрамом. Виробляють із речовини лампи розжарювання. Осмій є каталізатором для виготовлення нашатирного спирту. Рідко з металу виготовляють ріжучі частини для потреб хірургії.

Найтвердіший метал із чистих

Найтвердіший із найчистіших металів на планеті – хром. Він добре піддається механічній обробці. Метал блакитно-білого кольору виявили у 1766 році на околицях Єкатеринбурга. Мінерал тоді отримав назву "сибірський червоний свинець". Його сучасна назва – крокоїт. Через кілька років після відкриття, а саме, 1797 року, французький хімік Воклен виділив з металу новий метал, уже тугоплавкий. Фахівці сьогодні вважають, що отримана речовина – карбід хрому.

Назва цього елемента утворена від грецького «колір», адже сам метал славиться різноманітністю забарвлення своїх сполук. Хром досить просто зустріти у природі, він поширений. Знайти метал можна в ПАР, яка з видобутку займає перше місце, а також у Казахстані, Зімбабве, Росії та Мадагаскарі. Є родовища в Туреччині, Вірменії, Індії, Бразилії та на Філіппінах. Фахівці особливо цінують деякі сполуки хрому – це хромистий залізняк та крокоїт.

Найтвердіший метал у світі – вольфрам

Вольфрам - це хімічний елемент, найтвердіший, якщо розглядати його поряд з іншими металами. Його температура плавлення надзвичайно висока, вища – тільки у вуглецю, але це не металевий елемент.

Але природна твердість вольфраму в той же час не позбавляє його гнучкості та податливості, що дозволяє виковувати з нього будь-які необхідні деталі. Саме його гнучкість і теплостійкість робить вольфрам ідеальним матеріалом для виплавки дрібних деталей освітлювальних приладів і деталей телевізорів, наприклад.

Використовується вольфрам і в серйозніших областях, наприклад, зброєбудуванні - для виготовлення противаг та артилерійських снарядів. Цим вольфрам завдячує високому показнику щільності, що робить його основною речовиною важких сплавів. Щільність вольфраму близька за показником до золота – лише кілька десятих становлять різницю.

На сайті сайт можна прочитати які ж метали є найм'якшими, як їх використовують, і що з них роблять.
Підпишіться на наш канал в Яндекс.Дзен

Якщо під міцністю прийнято розуміти здатність твердих тіл протистояти руйнуванню та зберігати форму виробу, то до надміцних та міцних металів можна віднести такі метали.

Назва титан було присвоєно Мартіном Клапротом, німецьким дослідником, який відкрив новий метал за його хімічними якостями, а честь міфологічних героїв дітей землі – титанів.

Знаходження титану в природі стоїть на 10 місці, найбільше він концентрується в мінералах. Без цього металу неможливі були нові відкриття у сфері ракето-, корабле- і авіабудуванні. Титан використовують у всіх галузях промисловості, при виготовленні медичних імплантів та бронежилетів з харчової промисловості та сільського господарства.

2 місце

Світло - сірий вольфрам , дослівно перекладається, як вовчі вершки, є тугоплавким металом, тому він незамінний при виготовленні жаростійких поверхонь і виробів. Нитка розжарювання у звичайній лампочці зроблена з вольфрамової нитки.

Той метал використовують у балістичних ракетах, при виготовленні снарядів та куль, у гіроскопічних надшвидкісних роторах.

3 місце

Тантал практично неможливо видозмінити, адже він починає плавитися за температури 3015 градусів за Цельсієм, а закипає при температурі кипіння в 5300 градусів. Звичайній людині таку спеку навіть уявити неможливо. Синьо-сірий метал є незамінним у сучасній медицині, з нього виготовляють дріт і листи, якими закривають пошкоджені кістки.

Відкритий у 1817 році молібден, сіро-сталевий метал у чистому вигляді практично не зустрічається. Вражає тугоплавкість цього металу, температура плавлення якого перевищує 2620 градусів. Найбільше застосування молібдену знайшов у військовій промисловості, де виготовляються гарматні та броньові сталі.

5 місце

Авіа - і машинобудування, ядерна енергетика та космонавтика використовують ніобійдуже схожий за своїми властивостями на тантал метал. На ніобій практично не діють жодні речовини, ні солі, ні кислоти, він важко плавиться, і важко окислюється, що й зроблено унікальний метал таким затребуваним.

6 місце

Найважчий метал на землі іридій має найстійкіші антикорозійні властивості, його не може розплавити навіть царська горілка. Додавання іридію до інших сплавів підвищує їх здатність протистояти корозії.

7 місце

Берилій є одним із рідкісних металів, які видобуваються в землі. Його унікальні якості, такі як висока теплопровідність та вогнетривкість, зробили цей метал незамінним при виготовленні ядерних реакторів. Берилієві сплави по праву займають чільне місце в аерокосмічній та авіаційній промисловості.

8 місце

Світло – блакитний хром , який є також одним із найміцніших металів, завдяки своїм унікальним властивостям при додаванні до сплавів сталей робить їх більш твердими та корозійностійкими. Хромовані деталі мають гарний зовнішній вигляд, який не змінюється з часом.

9 місце

Саксонці дбайливо ставляться до своїх легенд, ім'я героя однієї з них Кобольда було увічнено у назві металу – кобальту . Дуже часто при добуванні руди шукачі сіро-рожевий метал приймали за срібло.

Тугоплавкий метал, як добавка, підвищує жароміцність, твердість та зносостійкість сталі. Завдяки унікальним якостям кобальт незамінний у металорізальних верстатах.

Гафній - Унікальний за своїми якостями метал світло-сірого кольору видобувається з цирконієвої руди. Твердий, тугоплавкий гафній має унікальну особливість, річ у тому, що його темплоємнісна залежність аномальна і не підпадає не під якісь закони фізики.

Гафній використовують в атомній енергетиці та в оптиці, для зміцнення різних сплавів та виготовлення скла для рентгена, без нього важко уявити військове виробництво.

При згадці слова «метал», напевно, кожен малює у своїй уяві твердий, довговічний та суперміцний лист заліза, який неможливо просто так загнути чи зламати. Однак метали бувають різні. І якщо ви ставите питання, який метал найміцніший у світі, то ми надамо вам достовірну відповідь і розповімо про такий метал. Ним є матеріал сріблясто-білого кольору, що зветься «титан».

Ким і коли відкрито?

Над відкриттям даного металу попрацювали одразу два вчені – англієць У.Грегорі та німець М.Клаптор. Вони виявили цей елемент наприкінці вісімнадцятого сторіччя, але з проміжком у шість років. У таблиці Менделєєва титан з'явився під двадцять другим порядковим номером одразу після відкриття металу вченими. Однак через високу крихкість титан тривалий час не знаходив застосування. На 1925г. голландські фізики зробили справжнє відкриття, виділивши найчистіший титан, що поєднує багато переваг. Метал став відрізнятися високою технологічністю, прекрасною питомою міцністю, стійкістю до корозії і неймовірною міцністю при впливі високотемпературного режиму.

Основні характеристики титану

Найміцніший метал у світі, створений вченими у 1925 р., є неймовірно пластичним, що дозволяє створювати з нього листи, прути, стрічки, труби, дріт та фольгу. За твердістю титан твердіше заліза і міді вчетверо, і навіть за цим параметром титан перевершує алюміній в дванадцять разів. Титанові вироби зберігають свою міцність навіть за впливу високих температур. Деталі з титану здатні служити тривалий термін під впливом надвисоких навантажень.

Також найміцніший метал на Землі відрізняється відмінними антикорозійними характеристиками. Наприклад, поміщена в морську воду пластинка з титану протягом десяти років не зазнавала впливу іржі. Підвищений інтерес до цього металу має електротехніки та радіоелектроніки – а все тому, що найміцніший у світі метал має значний електроопір і відрізняється немагнітними властивостями.

Чому цей метал назвали «титаном»?

Є дві версії походження його назви. За однією з них вважається, що метал сріблясто-білого кольору назвали на ім'я королеви фей Титанії, яка відома з німецької міфології. А все тому, що матеріал, крім високої міцності, відрізняється ще й неймовірною легкістю. За іншою версією метал названий на честь могутніх дітей богині Геї – Титанів. Яка з цих версій має велику правдоподібність, судити складно, але можна відзначити, що кожна з них чудова і має місце.

Застосування титану

Використання сріблястого металу досить широко. Його застосовують у військовій промисловості (будівництво ракет, броні для літальних апаратів, корпусів для підводних човнів тощо), медицині (протезування), автомобілебудуванні, сільськогосподарській промисловості, виготовленні мобільних телефонів та виробництві ювелірних прикрас.

Ще легший та міцніший

Нещодавно каліфорнійські вчені заявили всьому світу, що відкрили найлегший і найміцніший метал. Це рідкий метал, який створений із суміші оксиду графену та ліофілізованого вуглецю. Ліквід-метал вже отримав високі оцінки фахівців і зарекомендував себе як ідеальний для лиття та нержавіючий матеріал.

Новий метал настільки легкий, що його спокійно можуть тримати квіткові пелюстки. Як відомо, графен відрізняється не тільки легкістю та високою міцністю, але й чудовою гнучкістю. Тому вчені сьогодні займаються розробками у напрямку створення надлегкого матеріалу, і, можливо, в найближчому майбутньому перед людством стануть ще більш унікальні матеріали.

Скло з металу

Фахівцями каліфорнійського інституту технологій отримано унікальний за своїми властивостями матеріал – це найміцніший сплав на сьогоднішній день – «металеве скло». Унікальність нового сплаву в тому, що металеве скло виготовлене з металу, але має внутрішню структуру скла. Сьогодні вчені з'ясовують, що саме надає сплаву таких незвичайних властивостей і яким чином їх можна буде впровадити в сплави з менш дорогих матеріалів.

Аморфна структура скла, на відміну від кристалічної структури металу, не захищена від поширення тріщин, чим пояснюється крихкість скла. Цим же недоліком володіють і металеві стекла, які також досить легко руйнуються, утворюючи зсувні смуги, що переростають у тріщини.

Властивості сплаву

Фахівцями каліфорнійського інституту було помічено, що поява великої кількості зсувних смуг дає високу протидію розвитку тріщин, завдяки чому досягається зворотний ефект: матеріал згинається, не руйнуючись. Саме такий матеріал, енергія вироблення зсувних смуг якого набагато менше енергії, яка потрібна для перетворення їх на тріщини, вони й створили. "Змішуючи п'ять елементів, ми домагалися того, що при охолодженні матеріал "не знає", яку структуру прийняти, і вибирає аморфну", - пояснив учасник дослідження Р. Рітчі.

Металеве скло

Найміцніший сплав – металеве скло – складається з благородного паладію, кремнію, фосфору, германію з невеликим додаванням срібла (формула: Pd79Ag3,5P6Si9,5Ge2).

Новий сплав показав себе в тестах як поєднання взаємовиключних властивостей - сили та витривалості на рівні, що раніше не помічена в будь-якому іншому матеріалі. В результаті, нове металеве скло поєднує твердість, властиву стеклам, з опором розвитку тріщин, характерним для металів. Причому рівень жорсткості та міцності знаходиться в межах досяжності.

Використання матеріалу

Для конструкційного металу проведене дослідження значно відсунуло межі переносимості навантажень. Але, за прогнозами вчених, широке застосування найміцніший сплав, зважаючи на рідкість і дорожнечу основного його компонента – паладію, може й не знайти. Тим не менш, розробники повідомили про можливе використання даного матеріалу в медичних імплантатах (наприклад, для внутрішньощелепних протезів), а також як деталі в автомобільній або аерокосмічній галузі.

Час прочитання: 5 хв.

Метали супроводжують людство майже все його свідоме життя. Почалося це, звичайно ж, з міді, оскільки це найподатливіший до обробки матеріал і доступний у природі.

Еволюція допомогла людям значно розвинутися в технічному плані і згодом вони почали винаходити сплави, які ставали дедалі міцнішими. У наш час експерименти тривають, і щороку з'являються нові міцні сплави. Розглянемо найкращі з них.

Титан

Титан є високоміцним матеріалом, який користується широким попитом у багатьох галузях. Найбільш поширеною сферою застосування є авіація. У всьому виною вдале поєднання малої маси та високої міцності. Також властивостями титану є велика питома міцність, стійкість до фізичних впливів, температур та корозії.

Уран

Один із найміцніших елементів. У природних умовах є слабким радіоактивним металом. Він може зустрічатися у вільному стані, дуже важкий і широко поширюється повсюдно завдяки своїм парамагнітним властивостям. Уран гнучкий, має високу податливість кування та відносну пластичність.

Вольфрам

Найбільш тугоплавкий метал із нині відомих. Має сріблясто-сірий колір є так званим перехідним елементом. Властивості вольфраму дозволяють йому чинити опір хімічним впливам і піддаватися ковці. Найбільш відома сфера застосування – використовується в лампах розжарювання.

Реній

Метал сріблясто-білий колір. У природі можна зустріти в чистому вигляді, проте існує і молібденова сировина, в якій він також зустрічається. Відмінною рисою ренію тугоплавкість. Він відноситься до дорогих металів, тому вартість його теж зашкалює. Головна сфера застосування – електроніка.

Осмій

Осмій – це сріблясто-білий метал, який має невеликий блакитний відлив. Належить він до платинової групи і має надзвичайно велику подібність з іридієм у таких властивостях як тугоплавкість, твердість і крихкість.

Берилій

Цей метал є елементом має світло-сірий відтінок і високу токсичність. Маючи такі незвичайні властивості, матеріал знайшов широке застосування у сфері ядерної енергетики та лазерної техніки. Висока міцність берилію дозволяє використовувати його для виготовлення легуючих сплавів.

Хром

Блакитно-білий відтінок виділяє хром із загального переліку. Він стійкий до дії лугів та кислот. У природі можна зустріти у чистому вигляді. Хром часто використовується для створення різних сплавів, які надалі знаходять застосування в галузі медицини та хімічного обладнання.

Варто відзначити ферохром – це сплав хрому та заліза. Він використовується у виготовленні інструментів для різання металів.

Тантал

Це сріблястий метал, що має високу твердість і щільність. Свинцевий відтінок на металі утворюється через виникнення поверхні оксидної плівки. Метал добре піддається обробці.

На сьогоднішній день тантал успішно застосовується у спорудженні ядерних реакторів та металургійному виробництві.

Рутеній

Сріблястий метал, що належить до платинової групи. Він відрізняється незвичайним складом: до нього входить м'язова тканина живих організмів. Ще одним відмінним фактом є те, що рутеній використовується як каталізатор для багатьох хімічних реакцій.

Іридій

У нашому рейтингу цей метал займає перший рядок. Він має сріблясто-білий колір. Іридій також відноситься до платинової групи і має найбільшу твердість із перелічених вище металів. У світі він застосовується дуже часто. В основному він додається до інших металів для покращення їхньої опірності кислим середовищам. Сам собою метал дуже дорогий, оскільки дуже погано поширений у природі.

Читайте також: