Металл лежит в основе современной цивилизации – без него развитие истории пошло бы принципиально другим путём. Сегодня мы попробуем разобраться, какие из них считаются наиболее прочными и которые среди них возможно обнаружить в природе.
Для начала следует оговорить правила измерения – как определить наиболее сильный? Крепость – понятие относительное; химики и физики для определения сопоставимых качеств применяют комплексные показатели, агрегирующие от 5 до 7 параметров. Строго говоря, для физика прочность – это способность бороться с давлением извне и другими факторами влияния.
Методики измерения
Для оценки используется ряд шкал, в том числе:
Перечисленные показатели не являются единственными и исключительно правильными формулами – есть ещё более десяти дополнительных параметров, что можно добавить в комплексную таблицу, но смысла в этом нет. Определившись с правилами игры, мы рассмотрим десять прочнейших металлов – и поговорим, зачем они нужны в XXI веке.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС ПРОТИВ САМЫХ ТВЕРДЫХ СТАЛЕЙ
10. Тантал
Серебристо-белый, покрытый плотной плёнкой оксидов, физически синтезирован лишь в 1844 немецким химиком Розе, промышленное применение же началось и вовсе с началом Второй мировой.
Используется для:
- Формирования сплава, способного сопротивляться температурам и коррозии
- Изготовления лабораторной посуды и тиглей
- Сшивания нервов
- Как элемент криотрона
- Как декоративный и поделочный материал для ювелирки.
Распространён мало, в земной коре содержится порядка двух миллионных процента – что сказывается и на цене на рынках, она доходит до 300$ за грамм. Характеризуется тугоплавкостью (3000 по цельсию), высокой пластичностью, сравнимой с золотом, и твёрдостью.
9. Бериллий
Выявлен французским учёным Вокленом в 1798. Его довольно много – 4 грамма на тонну земной коры, а в щелочных породах – до 75. Чаще всего обнаруживается поблизости от действующих вулканов, где успешно замещает кремний. Сравнительно твёрдый, хрупкий, очень упругий, в воздушной среде покрыт окислами. Рекордно звукопроводим, что открывает перспективы в музыкальной индустрии.
В наше время 9 из 10 кило добываются в Китае, США и Казахстане. Россия строит комбинат по добыче, но сроки запуска пока туманны.
Задействован в:
- Рентгенологии
- Атомной энергетике
- Акустических материалах
- Аэрокосмической отрасли
- Тиглях для лабораторий.
8. Уран
Самый известный актиноид мало реактивен. Стал предметом научной дискуссии в 1789, выделен в 1840, а в 1896 был обнаружен распад радиации, что послужило отправной точкой в переходу прежде мирного урана на военные рельсы.
Тяжёл, имеет глянцевую поверхность с белым оттенком, менее прочен и более гибок, чем сталь, чуть-чуть магнитный.
В основном применяется в атомной энергетике и производстве топлива, а также при изучении возраста геологических образцов.
7. Сталь/ферриты
В чистом виде не отличается высокой прочностью, но многочисленные соединения с другими металлическими веществами меняют дело.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС ПРОТИВ МЕТАЛЛОВ
Пластичен, магнитится, плавится при 1500, а при 3000 вскипает. Полиморфичен. Запасы превышают 200 млрд. тонн, причём наибольшими обладают 8 стран, включая Индию, Украину, Польшу и РФ. Доля в индустриальном использовании превышает 90%. В составе соединений является важным для функционирования человеческого организма, так как служит катализатором при процессе дыхания.
6. Титан
Был одновременно открыт англичанином Грегором и германцем Клапротом в 1791.
Применяется в:
- Протезировании и изготовлении имплантатов
- Авиастроении
- Конструировании подводных лодок
- Ракетостроении
- Как материал для реакторов, химнасосов
- Бронежилетах
- Легирующих добавках к сталям.
Недорогой – около 6$ за кило, но стоимость завязана на чистоту. При низких температурах довольно хрупок, при этом пластичен.
5. Рений
Назван в честь реки Рейн, где был добыт впервые. Предсказан Мендеелевым, а открыт в чистом виде в 1928. Мировая потребность в рении перекрывалась единственной установкой с валовой добычей в 140 кило.
Очень плотный, плавится при 3000, а кипит при 5600 градусах. Тугоплавок, пластичен, может нагреваться и остывать без всякого ущерба, чрезвычайно редок. Извлекается из руды молибдена. В Российской Федерации находится одно из наибольших месторождений с прогнозируемым запасом более 20 000 кг. Стоимость на рынке варьируется от 1000 до 10 000 долларов.
Находит применение в электротехнической промышленности и производстве ракет.
4. Хром
Имеет голубой цвет, магнитится при высоких «градусах» (а при ниже 37 – нет). Слабо подвержен обработке, сгорает в зелёный порошок, не реагирует на сильные неорганические кислоты. В природе встречается в смесях: в основном речь идёт о хромите и крокоите.
3. Иридий
Драгметалл в России — хранить незаконно, покупать и сбывать без лицензии нельзя. Открыт в 1803 англичанином Теннантом, даёт разноцветные соли. Становится мягким при 2000, а кипит при 4650 по Цельсию. Промышленного значения почти не имеет.
2. Осмий
Выделен в 1803 тем же Теннантом как осадок от растворения платинового слитка в царской водке. Серовато-голубой, очень прочный даже при воздействии высочайших температур, редок, инертен. Больше всего этого элемента в Сибири и на Урале. Используется в подшипниках трения, в ювелирной промышленности.
1. Вольфрам
Появился в 1750, а официально признан лишь в 1780 году после повторного открытия французскими братьями Эльюар. Распространён в оксидах; больше всего месторождений находится в Казахстане, Китае и Канаде, небольшие есть и в России. Ежегодно добывают до 50 000 т.
Сырьё для порошковой металлургии, в основном используется для изготовления тугоплавких элементов. Нити накаливания ламп состоят из сплава с этим веществом.
Источник: smapse.livejournal.com
Самые прочные стали. Ножевой ликбез: самая твердая сталь в мире
Титан является высокопрочным материалом, который пользуется широким спросом во многих отраслях. Наиболее распространенной областью применения является авиация. Всему виной удачное сочетание малой массы и высокой прочности. Также свойствами титана является большая удельная прочность, стойкость к физическим воздействиям, температурам и коррозии.
Не самый прочный?
Название металла, предположительно, произошло от имени древнегреческого героя Титана. Поэтому данный металл ассоциируется у нас с несокрушимостью. Многие считают титан самым прочным металлом в мире. Однако на самом деле это далеко не так.
Чистый титан был впервые получен в 1925 году. На новый материал сразу же обратили внимание благодаря ряду свойств. Титан начали очень активно применять в промышленной сфере. Сегодня титан находится на 10 месте среди природных металлов по распространенности. В земной коре его содержится около 700 млн тонн.
То есть нынешнего сырья хватит еще на 150 лет. Титан отличают превосходные свойства. Это легкий и прочный металл, устойчивый к коррозии. Он с легкостью поддается термической обработке, имеет широкий диапазон применения. Он взаимодействует с другими элементами таблицы Менделеева только при нагревании.
В природе содержится в рутиловых и ильменитовых рудах. Чистый титан получают путем спекания руды с хлором. Он способен выдерживать огромные нагрузки. Отличается металл высокой прочностью и сопротивляемостью ударному действию. Его используют при изготовлении транспортных средств, ракет и даже подводных лодок. Титан выдерживает силу давления даже на больших глубинах.
Популярен он и в медицинской промышленности. Протезы на его основе не взаимодействуют с тканями организма и не подвержены коррозии. Но через годы он начинает изнашиваться, что заставляет заменять протез на новый.
Хром
Голубовато-белый оттенок выделяет хром из общего перечня. Он стойкий к воздействию щелочей и кислот. В природе можно встретить в чистом виде. Хром часто используется для создания различных сплавов, которые в дальнейшем находят применение в области медицины и химического оборудования.
Стоит отметить феррохром – это сплав хрома и железа. Он используется в изготовлении инструментов для резки металлов.
Инновационные сплавы
Существует ряд сплавов, которые появились совсем недавно, но уже успели завоевать признание благодаря своим «сверхкачествам» и активно используются в аэрокосмической сфере и медицине.
Алюминид титана – сплав титана и алюминия, который выдерживает высокие температуры и обладает антикоррозийными свойствами, но при этом он довольно хрупкий и недостаточно пластичный. Тем не менее, он нашел свое применение в производстве специальных защитных покрытий.
Сплав титана с золотом – еще один уникальный материал, который был разработан несколько лет назад группой ученых из университетов США. Основная задача, которая стояла перед учеными, создать материал крепче титана, который можно было бы применять в медицине для производства протезов, совместимых с биотканью. Дело в том, что титановые протезы, несмотря на свою прочность, изнашиваются относительно быстро, их приходится менять каждые 10 лет. А вот сплав титана с золотом оказался вчетверо более прочным, чем те сплавы, что сейчас используются в производстве протезов.
Иридий
В нашем рейтинге этот металл занимает первую строчку. Он имеет серебристо-белый цвет. Иридий также относится к платиновой группе и имеет наибольшую твердость из вышеперечисленных металлов. В современном мире он применяется очень часто. В основном он добавляется к другим металлам для улучшения их сопротивляемости кислым средам.
Сам по себе металл очень дорогой, так как очень плохо распространен в природе.
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
Кевлар
Впервые был использован в 1970-х годах не в военной технике, а в качестве замены стали в гоночных шинах. Материал получил широкое применение в промышленности, так как он в 5 раз прочнее стали.
Сейчас кевлар широко применяется в производстве велосипедных шин, парусов для гоночных яхт, пуленепробиваемых жилетов. Получил широкое применение в аэрокосмической отрасли.
Всегда были вечные споры между фанатами Marvel о том, какой металл более мощный – адамантий или вибраниум. В случае с киновселенной Marvel этот аргумент абсолютно бессмыслен, потому что, в конце концов, в фильмах и комиксах уже есть металл, который мощнее обоих – это даргонит.
Если вы никогда не слышали о даргоните, вы не одни такие. Этот редко упоминаемый металл используется менее широко, чем его два более популярных вида. Тем не менее, этот космический металл в комиксах уже оказался мощнее адамантия и, возможно, уже сделал своё присутствие известным в киновселенной Marvel.
ЧТО ТАКОЕ ДАРГОНИТ?
Даргонит – это металлический сплав из будущего, названный в честь Дарго Ктора, Тора с Земли-8710 – возможной версии, вселенной Земли-616 26-го века. В комиксах, в которых он появился, он оказывается достаточно мощным, чтобы пробить адамантий. В одном случае скафандр Вэнса Астро, полностью состоящий из адамантия, был пробит снайперским выстрелом из даргонита Карателем из Земли-691.
Хотя даргонит способен пробить адамантий, об этом мало что известно. Поскольку он назван в честь Тора, вполне возможно, что это металл, в котором используется тот же металл Уру, который использовался для образования Мьёльнира и Громобоя – вещества, обнаруженного в ядре умирающей звезды. Если это так, то всё ещё не ясно, с какой рудой он смешивается. По-прежнему бушуют споры о том, содержит ли даргонит изотоп адамантия или вибраниума. Независимо от этого, в любом случае, это приводит к тому, что металл станет единственным в своём роде, который сможет разрушить неразрушимые металлы.
ДАРГОНИТ В КИНОВСЕЛЕННОЙ MARVEL
Вполне возможно, что даргонит уже появился в киновселенной Marvel. В «Мстителях: Война бесконечности» и «Мстители: Финал», Танос и Чёрный орден пронзают и уничтожают вибраниум. Первым примером этого является «Война бесконечности», где Корвус Глэйв пронзает тело Вижена. Хотя поначалу это может показаться не очень важным моментом, стоит учитывать, что Альтрон сделал тело Вижена из вибраниума.
Снаряжение Шури, пусть и сделанное с вибраниума, может демонтировать тело Вижена, когда она пытается удалить Камень Разума с его тела, это не то же самое, что просто пронзить его тело палкой, как это сделал Корвус Глэйв. Учитывая, что вибраниум предназначен для поглощения удара, оружие злодея не должно было пробить кожу Вижена, пропуская его сквозь него. Точно так же, в то время как Танос может вырвать Камень Разума из головы Вижена, он также уполномочен другими Камнями Бесконечности, что означает, что законы реальности сгибаются перед ним.
Однако в «Мстителях: Финал» Таносу, не питающему его Камнями Бесконечности, удаётся расколоть щит Капитана Америка, сделанного из вибраниума. Это должно быть абсолютно невозможно – если меч Таноса не состоит из чего-то вроде даргонита. Конечно, всё это имело бы смысл, потому что кто-то, столь же хорошо путешествовавший, как Танос, мог бы просто смешивать компоненты металлов, чтобы создать оружие такого уровня.
БУДУЩЕЕ ДАРГОНИТА
Если даргонит – это металл, который технически уже существует в киновселенной Marvel, вполне возможно, что из него можно выковать оружие. По иронии судьбы, тезка оружия остро нуждается в оружии. Имея в руках только Громобой, очевидно, что Мьёльнир нужно либо перековать, либо восстановить. Вполне возможно, что в фильме «Тор: Любовь и гром» Мьёльнир будет воссоздан с использованием осколков старого оружия – поэтому Джейн Фостер получает силы Тора. Тем не менее, исходя из этой логики, также возможно, что Тор может столкнуться с источником вибраниума в фильме, что сподвигнет его к идеи сделать сверхмощный молот, используя металл Уру и вибраниум в качестве сплава.
Тем не менее, есть одна тревожная возможность, которая может привести к некоторым действительно ужасным последствиям в будущем. В комиксах Альтрону удаётся перенести своё сознание в космос, что позволяет ему покорять галактики. Теперь, когда Вижен уже мёртв, а Алая Ведьма возиться с реальностью в сериале «ВандаВижен», вполне возможно, что Альтрон может одновременно вернуться к жизни и узнать об оружии Таноса, сделанного с даргонита. В любом случае, у даргонита есть будущее в киновселенной Marvel.
Лонсдейлит
Автор фото: , CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
Это природный минерал, образующийся при падении на Землю метеоритов, содержащих графит. Во время удара о поверхность вырабатывается тепло, которое превращает графит в алмаз под высоким давлением. При таком превращении сохраняется гексагональная кристаллическая решётка графита.
Лонсдейлит был назван в честь прославленного кристаллографа, родом из Ирландии, Кэтлина Лонсдейла. В прессе часто сообщалось, что лонсдейлит на 58% твёрже алмаза. Но это оказалось мифом. По шкале Мооса твёрдость минерала составляет 7–8 единиц.
Рений
Среди представителей данной группы считается переходным металлом высокой плотности серебристо-белого цвета. В природе встречается в чистом виде, однако встречается в молибденовом и медном сырье. Отличается высокой твердостью и плотностью, и имеет отличную тугоплавкость. Обладает повышенной прочностью, которая не теряется при многократных перепадах температур.
Рений относится к дорогим металлам и имеет высокую стоимость. Используется в современной технике и электронике.
Лонсдейлит — твердость до 152 ГПа
Лонсдейлит является аллотропной модификацией углерода и отличается явной схожестью с алмазом. Обнаружен твердый природный материал был в метеоритном кратере, образовавшись из графита – одного из компонентов метеорита, однако рекордной степенью прочности он не обладал.
Учеными было доказано еще в 2009 году, что отсутствие примесей способно обеспечить твердость, превышающую твердость алмаза. Высокие показатели твердости способны обеспечиваться в этом случае, как и в случае с вюртцитным нитридом бора.
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.
Бериллий
Относится к группе металлов, и представляет собой элемент светло-серого цвета, обладающий относительной твердостью и высокой токсичностью. Благодаря своим уникальным свойствам бериллий применяется в самых различных сферах производства:
- ядерной энергетике;
- аэрокосмической технике;
- металлургии;
- лазерной технике;
- атомной энергетике.
Из-за высокой твердости бериллий используется при производстве легирующих сплавов, огнеупорных материалов.
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.
Источник: master-pmg.ru
Сталь и металл
Основное различие между сталью и металлом заключается в том, что сталь представляет собой сплав из металлического железа, а металлы представляют собой элементы, естественно присутствующие в земной коре, и вывозимые из разных частей мира. Металлы представляют собой немагнитные, пластичные и некорродирующие элементы с высокой устойчивостью к потускнению. Металлы также безопасны и обладают гигиеническими свойствами; они присутствуют в биологической системе человеческого организма и не вредны при имплантации.
Сталь изготавливается путем добавления контролируемого количества углерода к железу. Для производства почти шестидесяти марок стальных сплавов добавляются различные металлы. Например, хром добавляется к стали для изготовления нержавеющей стали. В отличие от других металлов сталь известна своей прочностью и усталостью. Он может выдерживать тонны грузов в течение длительного времени по сравнению с другими металлами.
Металлические руды необходимо доработать перед использованием. Примеси, называемые шлаком, или другие металлы удаляются. Затем они объединяются с другими металлами для получения большей прочности и качества. Металлы покрыты, чтобы производить больше блеска и стабильности, например, латунь никелированная или позолоченное серебро.
Сталь представляет собой соединение железа и углерода, изготовленное в печах. Сталь имеет вязкость и сжимается при холоде. В экстремальных погодных условиях условия, такие как холодные температуры, могут влиять на сталь до хрупкого, но металлы могут выдерживать минус температуры.
Металлы имеют атрибуты блеска, пластичности и ковкости, которые делают их применение в различных отраслях очень легким. Они используются для изготовления монет, ювелирных изделий, оружия, хирургических имплантатов, промышленных продуктов, предметов домашнего обихода, проектирования и строительства, архитектурного проектирования и декоративных изделий.
Сталь используется для изготовления прочных конструкций, инструментов, автомобильных кузовов и других компонентов, строительных материалов, мостов, кораблей, орудий и т. Д. Сталь является коррозионной и может ржаветь, если углерод присутствует в высоком содержании. Он является магнитным, а не таким мощным тепловым или электрическим проводником, как металл. Сталь становится гигиеничной путем добавления металлов, например хрома. Сталь — это искусственный элемент и намного дешевле золота, серебра, алюминия или других металлов. Металлы дороги, а некоторые из них рассматриваются как денежные объекты, такие как золото и серебро.
Металлы имеют высокие температуры плавления или замерзания; это означает, что точка замерзания металла равна точке его кипения. Точка кипения стали составляет 3000 градусов. В эту современную эпоху технологий почти все найденные металлы либо сплавы, либо в сочетании с другими металлами, чтобы повысить их прочность, твердость и силы сопротивления. Чистые металлы не могут быть использованы широко и экономично. Сталь экономична и используется для определения веса подшипника различными способами.
1. Сталь — это не металл, а сплав железа, изготовленный в печах.
2. Металлы существуют естественным образом в земной коре и выведены из земли.
3. Сталь сильна и предназначена для конструкций, используемых для строительства домов, скребков, кораблей или орудий.
4. Металлы гибкие, пластичные и используются для изготовления ювелирных изделий, декоративных изделий и хирургических имплантатов.
5. Сталь может ржаветь и является магнитной. Металлы являются антикоррозионными и немагнитными, а также представляют собой высокие тепловые и электрические проводники.
Источник: ru.esdifferent.com