Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Вольфрам

Увенчивает наш список самых твёрдых металлов на Земле блестящий серебристо-серый вольфрам. По шкале Мооса твердость вольфрама равна 6, как и у урана, но, в отличие от последнего, он не является радиоактивным. Природная твёрдость, однако, не лишает его гибкости, потому вольфрам идеально подходит для ковки разных металлических изделий, а его устойчивость к высоким температурам позволяет применять его в осветительных приборах и электронике. Потребление вольфрама не достигает больших оборотов, и главной тому причиной является его ограниченное количество в месторождениях.

Благодаря высоким показателям плотности вольфрам широко используется в оружестроении для производства тяжеловесов и артиллерийских снарядов. Вообще вольфрам активно используется в военной инженерии – пули, противовесы, баллистические ракеты. Следующим по популярности использования этого метала является авиация. Из него изготавливают двигатели, детали электровакуумных приборов. В строительстве используют режущие инструменты из вольфрама. Также он является незаменимым элементом при производстве лаков и светоустойчивых красок, огнестойких и водонепроницаемых тканей.

Вольфрам считается наиболее тугоплавким и прочным

Изучив свойства и сферы потребления каждого металла, сложно однозначно сказать, какой же самый твердый металл в мире, если брать во внимание не только показатели шкалы Мооса. Каждый из представителей имеет ряд преимуществ

Например, титан, не обладающий сверхвысокой твердостью, прочно занял первое место среди самых используемых металлов. А вот уран, твердость которого достигает наивысшей отметки среди металлов, не так популярен из-за слабой радиоактивности. А вольфрам, который не излучает радиации и имеет наивысшую прочность и очень хорошие показатели податливости, не может быть активно использован из-за ограниченных ресурсов.

Самые твердые

Все наиболее прочные «чистокровные» металлы были открыты человеком довольно поздно. Причина проста: они встречаются куда реже, чем привычные для нас железо или медь. Существует несколько методов определения твердости материалов: по Моосу, по Виккерсу, по Бринеллю и по Роквеллу, данные которых немного разнятся. По шкале Мооса, например, железо имеет значение лишь 4, а наибольшая твердость у алмаза – 10. А десятка металлов, чья твердость от 5 единиц и выше, выглядит так:

  • иридий – 5;
  • рутений – 5;
  • тантал – 5;
  • технеций – 5;
  • хром – 5;
  • бериллий – 5,5;
  • осмий – 5,5;
  • рений – 5,5;
  • вольфрам – 6;
  • уран – 6.

Большинство из этой «великолепной десятки» встречаются в природе чрезвычайно редко (например, годовая добыча рутения в мире составляет около 18 тонн, а рения – около 40 тонн) или обладают радиоактивностью, затрудняющей их применение в быту. И все они имеют весьма значительную стоимость, за исключением, пожалуй, хрома. Именно высокая твердость и относительно низкая цена на этот металл сделали его популярным при изготовлении прочных сплавов.

Технология производства лития

Производство самого легкого металла в мире сводится к разложению его природных соединений. Это достаточно трудоемкая процедура ввиду большого количества составных элементов. Содержание лития в добываемом сырье в среднем составляет 21 грамм на одну тонну. В промышленном производстве используют три метода разложения соединений лития: известковый, сульфатный и сернокислотный. Первые два подразумевают спекание руды с оксидом/карбонатом кальция или сульфатом калия.

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Протекает процедура при температуре 250-300 градусов. Затем полученную массу обрабатывают водой, получая карбонат или сульфат лития. После этого проводится процедура хлорирования с целью получения хлорида лития. И, наконец, окончательную процедуру разделения проводят при помощи электролиза расплава в присутствии хлорида калия или бария, которые понижают температуру плавления литиевого хлорида. Чистый металл оседает на катоде, откуда его можно собирать для дальнейшей переработки.

Сернокислотный способ подразумевает растворение руды в серной кислоте с образованием сульфата лития. Дальнейшая процедура протекает по указанной выше схеме. Самый легкий металл применяется для производства эффективных полупроводников в сплавах с другими металлами, из него изготавливают аноды, используемые затем в процедурах электролиза, литий входит в состав ракетного топлива, в металлургии применяется в качестве сильного восстановителя менее активных металлов. В качестве различных соединений литий используется в производстве продукции для многих отраслей промышленности и народного хозяйства.

Самый твердый металл

Первым металлом, который человечество стало использовать для хозяйственных целей, была медь: легкая в обработке, она встречается в природе довольно часто, поэтому неудивительно, что именно она послужила материалом для первых металлических ножей и топоров.

Немного позже люди обнаружили, что, добавляя в медь олово, можно получить значительно более прочный сплав – бронзу.

Средневековые алхимики, помимо поисков философского камня, экспериментировали и со сплавами, стараясь определить, какой самый твердый металл в мире, но все опыты подтверждали: сплавы прочнее чистого металла, каким бы он ни был. А как же обстоит дело сегодня?

статьи

Все наиболее прочные «чистокровные» металлы были открыты человеком довольно поздно. Причина проста: они встречаются куда реже, чем привычные для нас железо или медь.

Существует несколько методов определения твердости материалов: по Моосу, по Виккерсу, по Бринеллю и по Роквеллу, данные которых немного разнятся. По шкале Мооса, например, железо имеет значение лишь 4, а наибольшая твердость у алмаза – 10.

А десятка металлов, чья твердость от 5 единиц и выше, выглядит так:

  • иридий – 5;
  • рутений – 5;
  • тантал – 5;
  • технеций – 5;
  • хром – 5;
  • бериллий – 5,5;
  • осмий – 5,5;
  • рений – 5,5;
  • вольфрам – 6;
  • уран – 6.

Большинство из этой «великолепной десятки» встречаются в природе чрезвычайно редко (например, годовая добыча рутения в мире составляет около 18 тонн, а рения – около 40 тонн) или обладают радиоактивностью, затрудняющей их применение в быту. И все они имеют весьма значительную стоимость, за исключением, пожалуй, хрома. Именно высокая твердость и относительно низкая цена на этот металл сделали его популярным при изготовлении прочных сплавов.

Использование самых твердых металлов

Вследствие того, что большинство самых твердых металлов встречаются в природе очень редко, их прочностные качества остаются невостребованными или востребованными крайне ограниченно, например, для покрытия узлов и частей механизмов, подвергающихся наибольшей нагрузке.

А вот применять при изготовлении инструментальной стали или брони добавки из рения или рутения, согласитесь, глупо. Этих металлов просто не хватит на все. Поэтому хром и оказался очень востребованным.

Он является важнейшей легирующей добавкой, улучшающей как прочность, так и коррозионную стойкость сплавов.

Некоторые из твердых металлов в очень небольших количествах используются в медицине, при создании космической техники, в качестве катализаторов и в некоторых других областях. В этих случаях востребованной оказалась не их твердость, а другие сопутствующие качества.

Вольфрам, например, как самый тугоплавкий металл на планете (температура плавления +3422 по Цельсию), нашел применение при создании нитей накаливания осветительных приборов.

В небольших количествах он добавляется в сплавы, которые должны выдерживать действие высокой температуры длительное время – например, в металлургической промышленности.

Уран

Уран, как и вольфрам, – самый твердый металл на Земле, но уран значительно больше распространен на нашей планете, поэтому нашел куда более широкое применение.

И его радиоактивность не стала этому помехой. Самое известное применение урана – в качестве «топлива» в атомных электростанциях.

Кроме того, он используется в геологии для определения возраста горных пород и в химической промышленности.

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Прочностные свойства и высокий удельный вес урана (он в 19 раз тяжелее воды) пригодились при создании бронебойных боеприпасов. В этом случае в ход идет не чистый металл, а его обедненная разновидность, почти полностью состоящая из слаборадиоактивного изотопа уран-238.

Тяжелые сердечники из такого металла отлично пробивают даже хорошо бронированные цели.

Насколько остаточные явления применения подобных боеприпасов вредят окружающей среде и человеку, достоверно пока не известно, поскольку статистического материала по данному вопросу накоплено слишком мало.

Титан

На вопрос, какой самый твёрдый металл, любой человек, изучающий химию и физику в школе, ответит: «Титан». Конечно, существуют сплавы и даже самородки в чистом виде, которые превосходят его по прочности. Но среди используемых в быту и производстве титану нет равных.

Чистый титан впервые был получен в 1925 году и тогда же был объявлен самым твёрдым металлом на Земле. Его сразу стали активно использовать в абсолютно разных сферах производства – от деталей ракет и воздушного транспорта до зубных имплантатов. Заслугой такой популярности металла стали несколько его главных свойств: высокая механическая прочность, стойкость к коррозиям и высоким температурам и низкая плотность. По шкале твёрдости металлов Мооса титан обладает степенью 4.5, что не является самым высоким показателем. Однако его популярность и задействованность в различных отраслях делает его первым по твёрдости среди часто используемых.

Титан самый твёрдый среди часто используемых в производстве металлов

Детальнее про применение титана в промышленности. Данный метал имеет широкий спектр использования:

Еще советуем:Самый активный металл

  • Авиационная промышленность – детали планерной части самолётов, газовые турбины, обшивки, силовые элементы, детали шасси, заклёпки и т.д;
  • Космическая техника – обшивки, детали;
  • Кораблестроение – обшивка судов, детали насосов и трубопроводов, навигационные приборы, турбинные двигатели, паровые котлы;
  • Машиностроение – конденсаторы турбин, трубы, износостойкие элементы;
  • Нефтегазовая промышленность – трубы для бурения, насосы, сосуды высокого давления;
  • Автостроение – в механизмах клапанов и выхлопных систем, передаточных валов, болтов, пружин;
  • Строительство – наружная и внутренняя обшивка зданий, кровельные материалы, лёгкие крепежные приспособления и даже памятники;
  • Медицина – хирургические инструменты, протезы, имплантаты, корпусы для кардиологических приборов;
  • Спорт – спортивный инвентарь, туристические принадлежности, детали для велосипедов.
  • Товары народного потребления – ювелирные украшения, декоративные изделия, садовой инвентарь, наручные часы, кухонная утварь, корпуса электроники и даже колокола, а также добавляют в состав красок, белил, пластика и бумаги.

Можно увидеть, что титан востребован в абсолютно разных сферах промышленности за счет его физико-химических свойств. Пусть он и не самый твёрдый металл в мире по шкале Мооса, изделия из него куда прочнее и легче стали, меньше изнашиваются и более стойкие к раздражителям.

Титан считается самым твердым среди активно потребляемых металлов

5 самых редких металлов в мире

Редкие металлы бывают двух основных типов: те, которые встречаются в природе и те, которые получают в лабораторных условиях. Приходящее многим на ум золото далеко не самый редкий и труднодоступный металл в мире, а всего лишь обладающий весомой исторической и финансовой ценностью. Однако вовсе не его грамм стоит миллионы долларов, и не на его добычу тратятся годы.

Самый редкий металл в мире

  • 1
  • 38 Голосов
  • Поддержите лидера!

Лидер рейтинга

Калифорний (Cf)

Именно калифорний является самым редким и одновременно дорогим металлом в мире. На его производство уходит от 1,5 до 8 лет и в начале XXI века в мире существовало не более 10 г калифорния. И вряд ли его запасы резко возрастут. Ведь производят этот металл, затрачивая несколько десятков миллионов долларов на процесс добычи нескольких граммов, всего две лаборатории в мире.

Одна находится в России, а другая — в США. Серебристо-белый калифорний вовсе не тот металл из которого можно заказать колечко. Он радиоактивен. Зато с применением изотопов калифорния ученые проводят очень важные эксперименты.

Он используется в лучевой терапии рака мозга и шеи, рентгенографии самолетов, выявляющей усталость металла, при калибровке приборов, работающих в ядерных реакторах.

  1. 2
  2. 26 Голосов
  3. Достоин первого места?

Осмий (Os)

Один из металлов платиновой группы, как и все они являющийся благородным и драгоценным, серебристо-голубой осмий является самым плотным простым веществом на земле. В природе его можно обнаружить в комплексных рудах.

Осмий187 — редкий изотоп этого металла, чья стоимость составляет около 10 тысяч долларов за грамм. На его производство уходит порядка 9 месяцев.

Сам осмий, обладающий чрезвычайно высокой температурой плавления, используется для упрочения платиновых сплавов для электронной промышленности. Изотоп же необходим химикам, инженерам и медикам.

  • 3
  • 20 Голосов
  • Достоин первого места?

Галий (Ga)

Удивительный металл галлий очень любят фокусники. Ведь он может расплавиться в кружке с теплой водой или даже в руках. Если же его поместить в серную кислоту, галлий начнет пульсировать.

Этот редкий и дорогой серебристо-голубой металл крайне востребован промышленностью.

Термометры из кварца именно с галлием внутри используются для измерения высоких температур, на основе галлия делаются металлические клеи, арсенид этого металла необходим для производства некоторых лазеров и сверхвысокочастотной электроники.

  1. 4
  2. 20 Голосов
  3. Достоин первого места?

Тантал (Ta)

Тантал — дорогой и редкий металл. За 1 килограмм тантала, в зависимости от его чистоты, можно получить от 500 до 4500 долларов.

Именно из-за трудности получения в чистом виде этот серый металл и назван в честь героя греческих мифов, вечно пытающегося достать хоть немного воды и еды.

Кроме производства электронных приборов и химической промышленности, в тантале очень нуждается медицина. Этот металл уникален своей биосовместимостью. Протезы из него воспринимаются организмом «как родные».

  • 5
  • 16 Голосов
  • Достоин первого места?

Рений (Re)

Рений – один из элементов, чье существование предвидел Д. И. Менделеев. Впервые 2 мг рения были выделены в 1926 году. Этот серебристо-белый металл получают при переработке молибденита. Следует обработать несколько сотен килограммов, чтобы получить один грамм этого редкого металла. Рений востребован в производстве реактивных двигателей, турбинных лопаток, сверхточных приборов.

6

Хотите добавить еще пункт? Добавляйте!

Гидрофобный металл

Гидрофобные — отталкивающие воду материалы — сегодня не редкость. Однако все они по своей прочности вряд ли сравнятся с разработкой ученых из университета Рочестера. Им удалось создать гидрофобный металл. Для этого поверхность металла была обработана специальным лазером. Тончайшая гравировка придала материалу новые свойства: он, в буквальном смысле слова, отталкивает капли воды как резиновые мячики.

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Сфер, где может пригодиться подобный материал, очень много. Это и самолетостроение — гидрофобный металл предотвратит обледенение воздушного судна, и кораблестроение — корпуса лайнеров будут менее подвержены коррозии.

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Гибкая и легкая сталь

В последние десятилетия сталь как материал для производства стремительно теряла популярность. И это не удивительно, сталь — материал прочный, но при этом очень тяжелый, именно поэтому ее не используют, например, в авиастроении. На первый взгляд решить эту проблему несложно: можно добавить в сплав более легкий алюминий. Эксперименты показали: это и в самом деле значительно уменьшает массу стального сплава, однако материал получается очень хрупким. Такой металл нельзя согнуть — в какой-то момент он просто ломается.

Материалы по теме

Топ разработок красноярских айтишников

Материал для суперкомпьютера, «интеллектуальные помощники» и дополненная реальность

Над решением этой задачи еще с 70-х годов прошлого века бились ученые по всему миру. Сравнительно недавно хорошие новости пришли из Южной Кореи, где был получен новый стальной сплав — легкий и в то же время прочный. Для этого ученые воздействовали на структуру сплава алюминия-стали на наноуровне, а также добавили в него немного никеля. Не приходится сомневаться, что вскоре эта разработка получит повсеместное применение, ведь новый сплав обладает тем же коэффициентом удельной прочности, что и титан, но при этом стоит в десять раз дешевле.

9. 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.

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.

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.

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.

Показатель твёрдости осмия достигает 5.5

Рутений

Другой самый крепкий металл в мире, наименование которого произошло от названия нашей страны. Впервые его обнаружили на Урале. Вернее там нашли платину, в составе которой русские ученые позднее выявили новый металл. Это было 200 лет назад.

Благодаря своей красоте рутений нередко применяется в ювелирном деле, но не в чистом виде, ведь он очень редок

Рутений относится к благородным металлам. Он обладает не только твердостью, но и красотой. По твердости он лишь немного уступает кварцу. Но при этом он весьма хрупкий, его легко раскрошить в порошок или разбить, уронив с высоты. Кроме того, это самый легкий и прочный металл, его плотность едва ли составляет тринадцать граммов на сантиметр в кубе.

При всем своем плохом сопротивлении ударам рутений прекрасно противостоит высоким температурам. Чтобы его расплавить, необходимо нагреть более чем до 2300 градусов. Если сделать это при помощи электрической дуги, вещество может перейти сразу в газообразное состояние, миновав стадию жидкости.

В составе сплавов его применение чрезвычайно широко, даже в космической механике, к примеру, сплавы металлов рутения и платины были избраны для изготовления топливных элементов для искусственных спутников Земли.

Самый мягкий металл

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.Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

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.

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

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Определить крепость и твердость металла непросто: всегда важно учитывать все критерии оценки, благодаря которым прочность элементов будет различаться в зависимости от выбранного признака. Мы подготовили небольшой тест для проверки твоих новых знаний

Мы подготовили небольшой тест для проверки твоих новых знаний.

Примешь вызов?

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Начать тест!

Вопрос

Твой ответ:

Правильный ответ:

Следующий

Попробовать еще раз!

Самый прочный металл в мире

Самый прочный метал в мире — это титан. По одному названию этого метала можно понять многое. Существуют две версии происхождения названия этого метала: первая версия гласит, что это название происходит из древнегреческой мифологии, где титанами назвались могучие дети богини Геи, вторая версия заключается в том, что название может происходить от имени богини фей Титании, по той простой причине, что этот метал довольно лёгкий.

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Титан был открыт двумя учёными, англичанином У. Грегори и немцем М.Г.Клаптором, при чём открытие самого прочного метала проходило не совместно, а с разницей в шесть лет.

В таблице Менделеева получил порядковый номер 22. Через 30 лет,  учённый Берцелиус получил первый образец титана. Долгие годы метал практически не применялся, так как был довольно хрупким. И только в 1925 году ученный Ван Аркель и де Бур  с использованием иодидного метода получили чистый титан. И это стало настоящим прорывом. Как оказалось этот метал довольно технологичный, обладает пластичностью и ещё многими другими полезными свойствами.

После этого он стал сразу востребован у инженеров и конструкторов.  Титан добывают из руды по средством магниетермического способа, который был предложен Кролем в 1940 году.

Так же из физических свойств самого прочного метала на Земле следует отметить, его малую плотность, отличную удельную прочность и стойкость к коррозии. Так же следует сказать, что металл не теряет своей прочности и при высоких температурах.

Например, механическая прочность титана превышает прочность железа в два раза, что касается  сравнения с алюминием, то этот показатель возрастает в шесть раз. Титан используется в условиях повышенных температур, в которых сплав на основе магния и алюминия бессильны. Так же из-за своей выносливости сплавы из титана применяются в сверхзвуковой авиации. Дело в том, что самолёт на высоте более 20км может развивать скорость, превышающую скорость звука в три раза, при этом его корпус раскаливается до температуры в 300 градусов по цельсию. И ни один другой сплав, кроме титанового,  не может выдерживать таких нагрузок.

Титан занимает 10-е место по распространению на нашей планете. Его можно встретить в таких странах как: Россия, ЮАР, Украина, Китай, Индия, Япония, и во множестве других стран.

Титан применяется как в медицине, так и в военной промышленности, из него делают ювелирные и спортивные изделия, платы для надежных мобильных телефонов и многое-многое другое.

  • Как приготовить гнездо ласточки
  • Страсти по фуа-гра
  • Брендовые обручальные кольца
  • Самая маленькая библиотека в мире
  • Эксклюзивные дизайнерские ковры
  • Гомеопатическое лечение и принципы гомеопатии

Промышленное применение титана

Самый твердый металл имеет довольно широкий спектр применения во многих отраслях. Аморфно расположенные атомы обеспечивают титану высочайший уровень прочности на растяжение и кручение, хорошую сопротивляемость ударному воздействию, высокие магнитные качества. Металл используется для изготовления корпусов воздушного транспорта и ракет. Он хорошо справляется с огромными нагрузками, которые испытывают на себе машины, находясь на огромной высоте. Также титан применяется при производстве корпусов для подводных лодок, так как способен выдерживать высокое давление на больших глубинах.

В медицинской отрасли металл используется при изготовлении протезов и зубных имплантатов, а также хирургических инструментов. В качестве легирующей добавки элемент добавляют в некоторые марки стали, что придает им повышенную прочность и стойкость к коррозии. Титан хорошо подходит для литья, так как позволяет получать идеально гладкие поверхности. Из него также изготавливают ювелирные украшения и декоративные изделия. Активно используются и соединения титана. Из диоксида изготавливают краски, белила, добавляют в состав бумаги и пластика.

Сложноорганические соли титана применяют в качестве затвердительного катализатора в лакокрасочном производстве. Из карбида титана изготавливают различные инструменты и насадки для обработки и сверления других металлов. В точном машиностроении из титанового алюминида производят износостойкие элементы, которые обладают высоким запасом прочности.

Самый твердый сплав металла был получен американскими учеными в 2011 году. В его состав вошли палладий, кремний, фосфор, германий и серебро. Новый материал был назван «металлическое стекло». Он соединил в себе твердость стекла и пластичность металла. Последнее не позволяет трещинам распространяться, как это происходит со стандартным стеклом. Естественно, в широкое производство материал запущен не был, так как его компоненты, особенно палладий, относятся к редким металлам и стоят очень дорого.

В данный момент усилия ученых направлены на поиски альтернативных компонентов, которые бы позволили сохранить полученные свойства, но значительно снизили стоимость производства. Тем не менее, отдельные детали для аэрокосмической отрасли уже производятся из полученного сплава. Если альтернативные элементы удастся внедрить в структуру и материал получит широкое распространение, то вполне возможно, что он станет одним из самых востребованных сплавов будущего.

Как и для чего используют титановые сплавы?

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

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.

6Осмий

6-я позиция нашего рейтинга отведена осмию – прочнейшему металлу в мире, относящемуся к группе платиновых и характеризующемуся неимоверной плотностью. По аналогии с большинством платиновых металлов, осмий тугоплавок и тверд, но одновременно с этим он хрупок; не боится механических повреждений и воздействия агрессивных веществ.

Отличительной чертой осмия является серебристо-белый цвет с едва заметным голубоватым оттенком и довольно неприятный запах (нечто, напоминающее сочетание чеснока и хлорки). В чистом виде, в природе, этот металл не встречается, очень редко его можно найти в связке с иридием, да и то лишь в некоторых районах Сибири, в Канаде, США и в Южной Африке. Осмия мало, поэтому он чрезвычайно дорог и используется только там, где колоссальные вложения в его добычу оправданы. Этот металл применяется в электронике, в космической и химпромышленности, в хирургии. Он является основным компонентом при производстве редкого лекарства – кортизона.

Сплав магния и наночастиц для сверхлегких самолетов

Разработанный на основе магния и кремния металл взял лучшие свойства от своих «родителей»: плотность и легкость — от магния, твердость — от кремния. Совместить эти качества в одном материале удалось благодаря особой технологии производства — карбидокремниевые наночастицы не смешиваются с магнием, а распыляются в него. Именно поэтому готовый металл прочный и пластичный, но одновременно устойчив к воздействию высоких температур.

Исследователи рассчитывают, что их изобретение найдет применение в самолето- и автомобилестроении, также материал планируют использовать в производстве медтехники и электроники.

Топ-25: самые прочные и твердые материалы, известные науке

Так выглядит поверхность нового металла под микроскопом.

Тантал

Первым на Земле этот металл открыл шведский ученый Экеберг. Но выделить его в чистом виде химику так и не удалось, с этим возникли трудности, поэтому он и получил название греческого героя мифов, Тантала. Активно использоваться тантал начал лишь в период Второй мировой войны.

Тантал ‒ твердый долговечный металл серебристого цвета, при обычной температуре проявляет мало активности, окисляется лишь при нагреве свыше 280°С, а плавится лишь при почти 3300 Кельвин.

Невзирая на свою прочность, тантал довольно пластичен, приблизительно как золото, и работа с ним не вызывает затруднений

Допускается использование тантала в качестве заменителя нержавеющих сталей, срок службы может отличаться на целых двадцать лет.

Также тантал применяется:

А еще советуем почитать:Самая сильная кислота в мире

  • в авиации для изготовления жаропрочных деталей;
  • в химии в составе антикоррозийных сплавов;
  • в ядерной энергетике, поскольку он крайне устойчив к парам цезия;
  • медицине для изготовления имплантатов и протезов;
  • в вычислительной технике для производства сверхпроводников;
  • в военном деле для разного рода снарядов;
  • в ювелирном деле, поскольку при окислении он может приобретать различные оттенки.

Хром

Самым твёрдым в своем натуральном виде считается металл голубовато-белого цвета – хром. Он был открыт еще в конце 18 века и с тех пор широко используется в производстве. По шкале Мооса твёрдость хрома составляет 5. И не зря – им можно резать стекло, а при соединении с железом он способен резать даже металл. Также хром активно применяется в металлургии – его добавляют в сталь, чтобы улучшить ее физические свойства. Спектр использования хрома весьма разнообразен. Из него изготавливают стволы огнестрельного оружия, медицинское и химическое технологическое оборудование, бытовые принадлежности – кухонная утварь, металлические части мебели и даже корпусы подводных лодок.

Наивысшая твёрдость в чистом виде — хром

Хром используют в различных сферах, например, для производства нержавеющей стали, или для покрытия поверхностей – хромирования (техника, автомобили, детали, посуда). Часто этот метал используют при изготовлении стволов огнестрельного оружия. Также нередко этот металл можно встретить при производстве красителей и пигментов. Удивительным может показаться еще одна сфера его использования – это производство диетических добавок, а в создании технологического оборудования для химических и медицинских лабораторий без хрома никак нельзя обойтись.

Металл для Росомахи

Новый металлический сплав с рекордно высокой температурой плавления — 4126 градусов Цельсия, это две третьих температуры поверхности Солнца, разрабатывают американские ученые.

Материалы по теме

Топ школ Красноярска для будущих медиков и биотехнологов

Как дать ребенку старт в перспективной профессии

Фильм: «Люди Икс: Дни минувшего будущего»

Мутанты возвращаются!

Пока материал получен только с помощью компьютерного моделирования. В его состав вошли гафний, углерод и азот. Следующим шагом в исследованиях станет синтез материала и испытания его свойств в лаборатории.

По расчетам ученых, новый металл станет самым прочным из ныне известных. У него пока нет названия, но разработку уже успели окрестить «адамантием». Так назывался вымышленный сверхпрочный металл, из которого были сделаны когти Росомахи — одного из героев фильма «Люди Икс». В качестве основной сферы применения нового суперметалла, в первую очередь, рассматривается космическая отрасль.

Поделитесь с друзьями

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *