Найміцніші метали: ТОП-10 найтвердіших металів у світі

Чи можете ви уявити, що сталося, якби наші предки не виявили важливі метали, такі як срібло, золото, мідь та залізо? Напевно, ми досі жили б у хатинах, використовуючи камінь як основний інструмент. Саме фортеця металу відіграла важливу роль у формуванні нашого минулого і тепер працює як основа, на якій ми будуємо майбутнє.

Якщо вам цікаво, які метали найтвердіші та найміцніші у світі, ми відповімо на це питання, враховуючи різні оцінки відносної твердості матеріалів (шкала Мооса, метод Брінелля), а також такі параметри як:

• Модуль Юнга: враховує еластичність елемента під час розтягування, тобто здатність об'єкта до опору при пружній деформації.
• Межа плинності: визначає максимальну межу міцності матеріалу, після якого він починає проявляти пластичну поведінку.
• Межа міцності при розтягуванні: гранична механічна напруга, після якої матеріал починає руйнуватися.

10. Тантал

Цей метал має відразу три переваги: він міцний, щільний і дуже стійкий до корозії. Крім того, цей елемент відноситься до групи тугоплавких металів, таких як вольфрам. Щоб розплавити тантал, вам доведеться розвести вогонь температурою 3 017 °C.

Тантал здебільшого використовується в секторі електроніки для виробництва довговічних, надпотужних конденсаторів для телефонів, домашніх комп'ютерів, камер та навіть для електронних пристроїв в автомобілях.

9. Берилій

А ось до цього металевого красеня краще не наближатися без засобів захисту. Тому що берилій високотоксичний, і має канцерогенну та алергічну дію. Якщо вдихати повітря, що містить пил або пари берилію, то виникне захворювання на бериліоз, що вражає легені.

Однак берилій несе не лише шкоду, а й благо. Наприклад, додайте всього 0,5 % берилію в сталь і отримайте пружини, які будуть пружними навіть якщо довести їх до температури червоного жару. Вони витримують мільярди циклів навантаження.

Берилій застосовують в аерокосмічній промисловості для створення теплових екранів та систем наведення, для створення вогнетривких матеріалів. І навіть вакуумна труба Великого Адронного Колайдера виготовлена з берилію.

8. Уран

Ця природна радіоактивна речовина дуже поширена в земній корі, але сконцентрована в певних твердих скельних утвореннях.

Один із найтвердіших металів у світі має два комерційно значущі застосування — ядерну зброю та ядерні реактори. Таким чином, кінцевою продукцією уранової промисловості є бомби та радіоактивні відходи.

7. Залізо та сталь

Як чиста речовина залізо не таке тверде, порівняно з іншими учасниками рейтингу. Але через мінімальні витрати на видобуток воно часто комбінується з іншими елементами для виробництва сталі.

Сталь - це дуже міцний сплав із заліза та інших елементів, таких як вуглець. Це матеріал, що найчастіше використовується в будівництві, машинобудуванні та інших галузях промисловості. І навіть якщо ви не маєте до них жодного відношення, то все одно використовуєте сталь щоразу, коли ріжете продукти ножем (якщо він, звичайно, не керамічний).

6. Титан

Титан – це практично синонім міцності. Він має вражаючу питому міцність (30-35 км), що майже вдвічі вище, ніж аналогічна характеристика легованих сталей.

Будучи тугоплавким металом, титан має високу стійкість до нагрівання та стирання, тому є одним із найпопулярніших сплавів. Наприклад, він може бути легований залізом та вуглецем.

Якщо вам потрібна дуже тверда і при цьому дуже легка конструкція, то краще, ніж титан металу, не знайти. Це робить його вибором номер один для створення різних деталей в авіа- та ракетобудуванні та суднобудуванні.

5. Реній

Це дуже рідкісний і дорогий метал, який хоч і зустрічається в природі в чистому вигляді, зазвичай йде «доважкою»-додатком до молібденіту.

Якби костюм залізної людини був зроблений з ренію, він міг би витримати температуру в 2000°C без втрати міцності. Про те, що стало б із самою Залізною людиною всередині костюма, після такого «фаєр-шоу» ми промовчимо.

Росія - третя країна у світі за природними запасами ренію. Цей метал використовується в нафтохімічній промисловості, електроніці та електротехніці, а також для створення двигунів літаків та ракет.

4. Хром

За шкалою Мооса, яка вимірює стійкість хімічних елементів до подряпин, хром знаходиться в п'ятірці найкращих, поступаючись лише бору, алмазу та вольфраму.

Хром цінується за високу корозійну стійкість та твердість. З ним легше поводитися, ніж з металами платинової групи, до того ж він більш поширений, тому хром є популярним елементом, що використовується в сплавах, таких як нержавіюча сталь.

А ще один із найміцніших металів на Землі використовується при створенні дієтичних добавок. Звичайно, ви прийматимете внутрішньо не чистий хром, а його харчове з'єднання з іншими речовинами (наприклад, піколінат хрому).

3. Іридій

Як і його «собрат» осмій, іридій відноситься до металів платинової групи, і на вигляд нагадує платину. Він дуже твердий та тугоплавкий. Щоб розплавити іридій, вам доведеться розвести багаття температурою понад 2000 °C.

Іридій вважається одним із найважчих металів на Землі, а також одним із найстійкіших до корозії елементів.

2. Осмій

Цей «міцний горішок» у світі металів відноситься до платинової групи і має високу щільність. Фактично це найщільніший природний елемент Землі (22,61 г/см3). З цієї ж причини осмій не плавиться до 3033 °С.

Коли він легований іншими металами платинової групи (такими як іридій, платина та паладій), він може використовуватися в багатьох різних областях, де потрібні твердість і довговічність. Наприклад, створення ємностей для зберігання ядерних відходів.

1. Вольфрам

Найміцніший метал, який тільки є у природі. Цей рідкісний хімічний елемент також найтугоплавкіший з металів (3422°C).

Вперше він був виявлений у формі кислоти (триоксиду вольфраму) в 1781 шведським хіміком Карлом Шееле. Подальші дослідження привели двох іспанських учених — Хуана Хосе та Фаусто д'Ельхуяра — до відкриття кислоти з мінералу вольфраміту, з якого вони згодом ізолювали вольфрам за допомогою вугілля.

Крім широкого застосування в лампах розжарювання, здатність вольфраму працювати в умовах сильної спеки робить його одним із найпривабливіших елементів для збройової промисловості. Під час Другої світової війни цей метал відіграв важливу роль у ініціюванні економічних та політичних відносин між європейськими країнами.

Вольфрам також використовується виготовлення твердих сплавів, а аерокосмічної промисловості — виготовлення ракетних сопел.

Таблиця межі міцності металів

Сплави проти металів

Сплави є комбінації металів, і основною причиною їх створення є отримання більш міцного матеріалу. Найбільш важливим сплавом є сталь, яка є комбінацією заліза і вуглецю.

Чим вище міцність сплаву – тим краще. І звичайна сталь тут не є "чемпіоном". Особливо перспективними металургам видаються сплави на основі ванадієвої сталі: кілька компаній випускають варіанти з межею міцності до 5205 МПа.

А найміцнішим і найтвердішим із біосумісних матеріалів на даний момент є сплав титану із золотом β-Ti3Au.