Самый твердый металл в мире, какой наиболее твердый на земле

Каждый из вас знает, что эталоном твердости на сегодня так и остается алмаз.

При определении механической твердости существующих на земле материалов твердость алмаза берется как эталон: при измерениях методом Мооса – в виде поверхностного образца, методами Виккерса или Роквелла – в качестве индентора (как более твердое тело при исследовании тела с меньшей твердостью). На сегодняшний день можно отметить несколько материалов, твердость которых приближается к характеристикам алмаза.

Сравниваются в данном случае оригинальные материалы, исходя из их микротвердости по методу Виккерса, когда материал считается сверхтвердым при показателях в более 40 ГПа. Твердость материалов может изменяться, в зависимости от характеристик синтеза образца или направления приложенной к нему нагрузки.

Колебания показателей твердости от 70 до 150 ГПа – общеустановленное понятие для твердых материалов, хотя эталонной величиной принято считать 115 ГПа. Давайте рассмотрим 10 самых твердых материалов, кроме алмаза, которые существуют в природе.

10. Субоксид бора (B6O) — твердость до 45 ГПа

Субоксид бора обладает способностями создавать зерна, имеющие форму икосаэдров. Образованные зерна при этом не являются обособленными кристаллами или разновидностями квазикристаллов, представляя собой своеобразные кристаллы-двойники, состоящие из двух десятков спаренных кристаллов-тетраэдров.

недостаточного количества атомов кислорода в субоксиде бора обеспечивает материалу характеристики, свойственные керамическим материалам. Данное вещество имеет качества химической инертности, повышенной прочности, устойчивости к истиранию при невысоких показателях плотности, а его монокристаллы обладают твердостью в 45 ГПа.

10. Диборид рения (ReB2) — твердость 48 ГПа

Многие исследователи ставят под сомнение вопрос, может ли этот материал причисляться к материалам сверхтвердого типа. Это вызвано весьма необычными механическими свойствами соединения.

Послойное чередование разных атомов делает этот материал анизотропным. Поэтому измерение показателей твердости получаются разными при наличии разнотипных кристаллографических плоскостей. Таким образом, испытаниями диборида рения при малых нагрузках обеспечивается твердость в 48 ГПа, а при увеличении нагрузки твердость становится намного меньше и составляет приблизительно 22 ГПа.

8. Борид магния-алюминия (AlMgB14) — твердость до 51 ГПа

Состав представляет собой смесь алюминия, магния, бора с невысокими показателями трения скольжения, а также высокой твердостью. Эти качества могли бы стать находкой для производства современных машин и механизмов, работающих без смазки. Но использование материала в такой вариации пока что считается непомерно дорогим.

AlMgB14 — специальные тоненькие пленки, создающиеся при помощи лазерного напыления импульсного типа, имеют способность обладать микротвердостью до 51 ГПа.

7. Бор-углерод-кремний — твердость до 70 ГПа

Основа такого соединения обеспечивает сплаву качества, подразумевающие оптимальную устойчивость к химическим воздействиям негативного типа и высокой температуре. Такой материал обеспечивается микротвердостью до 70 ГПа.

6. Карбид бора B4C (B12C3) — твердость до 72 ГПа

Еще один материал – карбид бора. Вещество достаточно активно стало использоваться в разных сферах промышленности практически сразу же после его изобретения в 18 веке.

Микротвердость материала достигает 49 ГПа, но доказано, что и этот показатель можно увеличить посредством добавления ионов аргона в строение кристаллической решетки – до 72 ГПа.

5. Нитрид углерода-бора — твердость до 76 ГПа

Исследователи и ученые со всего мира давно пытаются синтезировать многосложные сверхтвердые материалы, в чем уже были достигнуты ощутимые результаты. Компонентами соединения являются атомы бора, углерода и азота – близкие по размерам. Качественная твердость материала доходит до 76 ГПа.

4. Наноструктурированный кубонит — твердость до 108 ГПа

Материал еще называется кингсонгитом, боразоном или эльбором, а также обладает уникальными качествами, успешно используемыми в современной промышленности. При показателях твердости кубонита в 80-90 ГПа, близких к алмазному эталону, сила закона Холла-Петча способна обусловить их значительный рост.

Это означает, что при уменьшении размеров кристаллических зерен увеличивается твердость материала – существуют определенные возможности увеличения до 108 ГПа.

3. Вюртцитный нитрид бора — твердость до 114 ГПа

Вюрцитная кристаллическая структура обеспечивает высокие показатели твердости данному материалу. При локальных структурных модификациях, во время приложения нагрузки конкретного типа, связи между атомами в решетке вещества перераспределяются. В этот момент качественная твердость материала становится больше на 78 %.

2. 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.

1. Фуллерит — твердость до 310 ГПа

Полимеризованный фуллерит считается в наше время самым твердым материалом, известным науке. Это структурированный молекулярный кристалл, узлы которого состоят из целых молекул, а не из отдельных атомов.

Твердость фуллерита составляет до 310 ГПа, и он способен поцарапать алмазную поверхность, как обычный пластик. Как видите, алмаз это больше не самый твёрдый природный материал в мире, науке доступны более твердые соединения.

Пока это самые твердые материалы на Земле, известные науке. Вполне возможно, в скором времени нас ждут новые открытия и прорыв в области химии/физики, что позволит добиться более высокой твердости.

Источник: https://www.sciencedebate2008.com/most-superhard-materials/

Самые дорогие металлы в мире

Природа / Интересные факты

Распространенное в быту мнение, что дороже золота с платиной в мире ничего нет чрезвычайно ошибочно. Есть несколько видов металлов природного и искусственного происхождения цены, на которые тяжело представить простому человеку.

Наша планета богата на полезные ископаемые, в том числе металлы. Их стоимость зависит от некоторых факторов, а именно: свойства, количества в мире, условий добычи.

Из этого следует, что чем реже встречается металл в природе, обладает множеством разнообразных полезных свойств и его чрезвычайно тяжело добыть то стоимость такого ресурса будет очень и очень высока.

Представляет топ 10 самых дорогих металлов в мире с ценами на них.

Открыт в 1844 году рутений был найден в составе уральской руды. В природе запасов насчитывают около 5000 тонн. Он относится к семейству платиновых металлов.

Благодаря тугоплавкости и длительной изнашиваемости его применяют в соединении с платиной при производстве электрических контактов, а также в космической промышленности. Нашли применение рутению и в ювелирном производстве в качестве добавки к специальным ювелирным сплавам.

Металл используют при изготовлении игл для компасов, покрывают им керамику, стекло. Его стоимость составляет примерно 1,5$ за 1 грамм.

Следующим в списке самых дорогих металлов идет рений. Это очень редкий элемент светлого серебристого цвета с высокой плотностью пользуется большим спросом на рынке ракетостроительства.

Рений был найден в 1925 году, при его исследовании обнаружилось, что металл имеет очень высокую температуру плавления. Благодаря таким свойствам он активно применяется в производстве деталей ракетной техники, а также в химической промышленности.

Самым крупным производителем является чилийская компания, ведь именно в этой стране расположены большие запасы этого элемента. Цена – 10$.

Мягкий и легкий скандий имеет серебристый цвет с характерным желтоватым оттенком.  Его открыл в 1879 году химик Ларс Нильсон. Основные залежи минерала, что содержит данный элемент, находятся на Мадагаскаре и в Норвегии.

  Широко используется при изготовлении конструкций используемых на производствах со сверхвысокими температурами. Но в основном ему нашлось применение в изготовлении спортивных товаров. Соединенный с алюминием  сплав обладает повышенной прочностью и ковкостью.

Он используется на производстве многослойных рентгеновских зеркал. Стоимость 1 грамма скандия – 12$.

Внешне похожий на олово иридий относится к самым редким и дорогим металлам в мире. Отличительными свойствами является высокая плотность, тугоплавкость одновременно с хрупкостью. Этот серебристо-белый элемент платиновой группы.

Открытие иридия принадлежит английскому ученому Теннанту и состоялось в 1803 году. Он используется только в сплавах с другими металлами, например, в свечах внутреннего сгорания, на электродах увеличивает им срок эксплуатации.

Также используется при изготовлении дорогостоящих ручек для перьев. Цена за 1 грамм иридия – 20$.

Еще один благородный представитель платиновой группы – палладий. Впервые выделен из платиновой руды в 1803 году химиком Волластоном, английского происхождения.

Элемент с высокой пластичностью и ковкостью активно используется в ювелирной промышленности в соединении с золотом. Из так называемого белого золота делают украшения самой разной ценовой категории.

Палладий широко применяют для изготовления медицинского инструментария, зубных протезов благодаря его антикоррозийным свойствам.  1 грамм палладия оценивается в 30$.

Металл, который ценится с самых древних времен как один из самых дорогих в мире – золото. Желтый цвет, повышенная пластичность, высокая плотность – вот основные отличительные свойства элемента. Мы привыкли, что золото в первую очередь используется для ювелирных украшений.

Но благодаря теплопроводности и низкой сопротивляемости металл стал незаменим при изготовлении электрических контактов. Применяется в гальванике, наносится слой золочения металлов, чтобы избежать коррозии, а также придать готовым изделиям из более дешевых материалов вида более дорогого.

Стоимость 1 грамма – 45$.

Мнение о том, что платина и белое золото это одно и то же ошибочно. Платина самостоятельный металл и поначалу недооценивался. Очень редко встречается в природе, а самое большое месторождение находится в ЮАР. Элемент применяется в разных отраслях.

Ювелиры используют металл в чистом виде для украшений. Добавляется к сплавам, чтобы получить лабораторную посуду устойчивую к высоким температурам. Также применяется в специальных зеркалах для лазерной техники.

Из платины чеканились монеты, изготавливались ордена во времена СССР. Цена 1 грамма – 70$.

Тройку дорогостоящих металлов в мире открывает родий. Это твердый металл. Открыл элемент ученый Уильям Волластон в 1803 г. в процессе работ с платиной.

Встречается чрезвычайно редко, учитывая, что в год по всему миру добывается около 30 тонн платины. Благодаря высокому свойству отражать электромагнитные лучи им покрывают поверхность зеркал.

Получил большую популярность в ювелирном деле, как в виде изделий с драгоценными камнями так и в гальванике для нанесения покрытий. Стоит 1 грамм – 225$.

Для осмия характерны чрезвычайно высокая плотность и хрупкость. Он имеет серебристо-белый с голубоватым отливом цвет. Способен выдерживает очень высокие температуры, вследствие чего плохо поддается механической обработке. В природе существует в виде самородков с иридием.

Значительные месторождения находятся в таких странах как Россия, США, Колумбия и Канада. Осмию нашли применение в электронной аппаратуре, им покрывают узлы трения, изготавливают нити для ламп накаливания. Также в составе сплава незаменим в хирургических имплантатах, а именно электрокардиостимуляторов.

Цена осмия – 200 000$ за грамм.

Самый дорогой металл — это калифорний-252. Был получен искусственным путем в 1950 г. в США группой ученых под руководством Сиборга. Радиоактивный металл процесс производства одного грамма, которого занимает от 8 месяцев до 1,5 лет.

Применяется калифорний в области ядерной физики и в медицине в качестве лучевой терапии раковых новообразований. С его помощью научились определять месторождения таких металлов: золото, серебро. Элемент используют для выявления дефектов в реакторах и самолетах, которые невозможно выявить при помощи рентгена. Оценивается 1 грамм в 6 500 000$.

В нашем рейтинге самых дорогих веществ, калифорний занимаем 2 место, уступая лишь Антиматерии.

10 Фактов » Природа » Самые дорогие металлы в мире

Источник: https://10factov.net/322-samye-dorogie-metally-v-mire.html

Самый твердый металл в мире: название и другие свойства

Распространенное мнение о твердости – это алмаз или булат / дамасская сталь. Если первый минерал превосходит все простые вещества, существующие на Земле, что создала природа, то, поражающими воображение свойствами клинков из редкой стали, они обязаны мастерству кузнецов-оружейников, добавкам из других металлов. Многие технические сплавы, применяемые, например, для производства сверхтвердых резцов в машиностроительной промышленности, создания прочного, надежного инструмента, обладающего уникальными свойствами, связаны с этими добавками в привычном симбиозе железа с углеродом, кратко, традиционно называемыми сталью, – хрому, титану, ванадию, молибдену, никелю. Когда читатели спрашивают, какой самый твердый металл в мире, то в ответ на страницах сайтов на них обрушивается шквал противоречивой информации. В этом амплуа, по мнению авторов различных статей, выступает то вольфрам или хром, то иридий с осмием, то титан с танталом.Чтобы пробраться через дебри не всегда правильно истолкованных, пусть и точных фактов, стоит обратиться к первоисточнику – системе элементов, содержащихся как в составе Земли, так и в остальных космических объектах, оставленной человечеству великим русским химиком и физиком Д.И. Менделеевым. Он обладал энциклопедическими знаниями, совершил много научных прорывов в знании об устройстве, составе, взаимодействии веществ, помимо знаменитой таблицы на основе открытого им фундаментального периодического закона, названной его именем.

Платина и ее группа

Ближайшие к Солнцу планеты – Меркурий, Венеру, Марс, вместе с нашей планетой, причисляют к одной – земной группе. Основания для этого есть не только у астрономов, физиков и математиков, но и у геологов с химиками. Поводом для таких выводов у последних является в том числе и то, что все они, в основном, состоят из силикатов, т.е. различных производных элемента кремния, а также многочисленных соединений металлов из таблицы Дмитрия Ивановича.В частности, наша планета большей частью (до 99%) состоит из десяти элементов:

• Кислород. Это и воздух атмосферы, и огромное количество воды в Мировом океане, где его содержание доходит почти до 86%, а также леса как «зеленые легкие» Земли. Более 1,5 тыс. разнообразных соединений с его участием в твердой оболочке планеты.
• Кремний и кальций. Их содержание в земной коре – 29,5 и 3,38%, соответственно. Их соединения и есть собственно земля – твердая поверхность под нашими ногами, горы, холмы и сопки на горизонте и за ним.
• Металлы: алюминий, железо, на долю которых приходится до 8 и 4% массы земной коры. Неразлучная парочка – натрий с калием, а также магний, титан и марганец.

Но человека, кроме необходимого для выживания и развития железа и сплавов на его основе, всегда куда больше привлекали драгоценные, часто уважительно называемые благородными, металлы – золото и серебро, позднее – платина.

С ней в одну, по научной классификации, принятой у химиков, платиновую группу входят рутений, родий, палладий и осмий с иридием. Все они также относятся к благородным металлам. По атомной массе их еще условно разделяют на две подгруппы:

• Легкие – рутений, родий и палладий.
• Тяжелые – платина, осмий и иридий.
  • 

Последние два и представляют особый интерес для нашего околонаучного расследования на тему, кто тут самый твердый. Связано это с тем, что большая, по сравнению с другими элементами, атомная масса: 190,23 – у осмия, 192,22 – у иридия, по законам физики, подразумевает и огромную удельную плотность, а, следовательно, твердость этих металлов.

Если плотные, тяжелые золото и свинец – это мягкие, пластичные вещества, несложные в обработке, то осмий и иридий, открытые в начале XIX века, на поверку оказались хрупкими.

Здесь необходимо вспомнить, что мерило этого физического свойства – алмаз, которым можно без особых усилий нанести надпись на любом другом твердом материале природного или искусственного происхождения, также крайне хрупок, т.е.

его достаточно несложно разбить. Хотя, на первый взгляд, это кажется практически невозможным.

Кроме того, осмий и палладий обладают еще многими интересными свойствами:

• Очень высокой тугоплавкостью.
• Не поддаются коррозии, окислению даже при нагревании до высокой температуры.
• Стойки к воздействию концентрированных кислот и других агрессивных соединений.
1. Поэтому наравне с платиной, в том числе в виде соединений с ней, они используются при производстве катализаторов многих химических процессов, высокоточных приборов, оборудования, инструментов в медицинской, научной, военной, космической отраслях деятельности человечества.
2. Именно осмий и иридий, а ученые после исследований считают, что это свойство у них примерно одинаково дано природой, являются самыми твердыми металлами в мире.
3. И все бы хорошо, да не очень-то. Дело в том, что как их наличие в земной коре, так и, соответственно, мировая добыча этих весьма полезных ископаемых ничтожны:
• 10-11% – это их содержание в твердой оболочке планеты.
• Суммарное количество произведенного чистого металла в год в пределах: 4 т по иридию, 1 т – осмию.
• Цена осмия примерно равна цене золота.

Понятно, что эти редкоземельные, дорогие металлы, невзирая на их твердость, не могут даже ограничено использоваться в качестве сырья для производства; разве что как добавки в сплавы, соединения с другими металлами для придания уникальных свойств.

Кто за них?

Но человек не был собой, если бы не нашел замены иридию с осмием. Раз нецелесообразно, слишком дорого использовать их, то и внимание небезуспешно было обращено к другим металлам, нашедшим свое применение в разных ситуациях, отраслях для создания новых сплавов, композитных материалов, производства оборудования, машин и механизмов как гражданского, так и военного применения:

• Титан. Именно с началом использования этого легкого, но при этом очень твердого, прочного, пластичного, тугоплавкого металла связывают появление реактивных гражданских, военных самолетов, в том числе развивающих скорость во много раз быстрее звука. Он также широко используется, незаменим при создании космической техники, современных морских судов, океанских лайнеров, во многих других отраслях.
• Вольфрам. Очень твердый, самый тугоплавкий металл, к тому же обладающий огромной стойкостью к любым внешним воздействия. Весьма востребован человечеством.
• Хром, ванадий, марганец. Эта тройка металлов вместе и по отдельности, а также с примкнувшим к ним никелем, уже десятки лет активно используется металлургами для создания новых видов стали, специальных твердых сплавов с различными уникальными свойствами.

Хотясамый твердый металл в мире, а, вернее, целых два – иридий и осмий, показали свои уникальные свойства лишь в лабораторных условиях, а также в качестве ничтожных по процентному содержанию добавок в сплавы, других соединения для создания новых материалов, необходимых человеку, следует быть благодарными природе и за этот подарок. В то же время нет никаких сомнений, что пытливые умы талантливых ученых, гениальных изобретателей придумают новые вещества с уникальными свойствами, как это уже произошло с синтезом фуллеренов, которые оказались тверже алмаза, что уже удивительно.

3. Где добывают золото в России: места добычи самого знаменитого и дорогого металла
4. Самое твёрдое вещество в мире: избавляемся от ложных истин

Анастасия созерцатель Анастасия созерцатель

Источник: https://vseonauke.com/1199029814760049215/samyj-tverdyj-metall-v-mire-nazvanie-i-drugie-svojstva/

Самый твердый металл в мире

• 1 Иридий
• 2 Рутений
• 3 Тантал
• 4 Хром
• 5 Бериллий
• 6 Осмий
• 7 Рений

Металлы использовались человеком еще на заре цивилизации. Одним из первых известных была медь, благодаря своей легкости в обработке и широкой распространенности. Археологи находили в процессе раскопок тысячи медных изделий.

Прогресс не стоит на месте, и вскоре человечество научилось производить прочные сплавы, чтобы изготавливать оружие и сельскохозяйственные инструменты.

По сей день эксперименты с металлами не прекращаются, так что стало возможным выявить, какой самый прочный металл в мире.

Иридий

Итак, самый прочный металл ‒ это иридий. Получают его путем выпадения осадка от растворения платины в серной кислоте.

По прошествии реакции вещество приобретает черный цвет, в дальнейшем в процессе различных соединений может менять цвет: отсюда и название, в переводе означающее «радуга».

Иридий открыли в начале XIX века, и с тех пор было найдено всего два способа растворить его: расплавленная щелочь и перекись натрия.

Иридий широко применяется в разных сферах деятельности человека, особенно в медицине. Из него производят глазные протезы, слуховые аппараты, электроды для мозга, а также специальные капсулы, которые вживляют в раковые опухоли.

По теории ученых, столь малое количество вещества говорит о том, что оно имеет инопланетное происхождение, а именно, принесено каким-либо астероидом.

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.

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.

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.
• Допускается использование тантала в качестве заменителя нержавеющих сталей, срок службы может отличаться на целых двадцать лет.
• Также тантал применяется:

• 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

Этот металл считается биогенным, значит, способен положительно влиять на живые организмы. К примеру, количество хрома регулирует уровень холестерина.

Если хрома в организме меньше шести миллиграммов, то это приводит к резкому увеличению холестерина в крови. Получить ионы хрома можно, к примеру, из перловки, утятины, печёнки или свёклы.

Хром тугоплавок, не реагирует на влагу и не окисляется (только при нагревании выше 600°С).

Бериллий

Этот долговечный металл ранее назывался глюцинием, потому что люди отметили его сладковатый вкус. Кроме того, у этого вещества еще много удивительных свойств. Он неохотно вступает в химические реакции.

Чрезвычайно прочен: опытным путем установлено, что бериллиевая проволока толщиной в миллиметр способна удержать на весу взрослого человека.

Для сравнения, алюминиевая проволока выдерживает лишь двенадцать килограммов.

Бериллий очень ядовит. При попадании в организм он способен заменять магний в костях, это состояние носит название бериллиоз. Он сопровождается сухим кашлем и отечностью легких, может привести к смерти.

В остальном же у него масса плюсов и масса способов применения: тяжелая промышленность, ядерное топливо, авиация и космонавтика, металлургия, медицина.

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.

Рений

Этот металл обладает очень прочной структурой. Сам он беловатого цвета, а при измельчении в порошок становится черным. Металл очень редок и добывается в совокупности с другими рудами и минералами. Концентрация рения в природе ничтожно мала.

Из-за невероятной дороговизны вещество используются лишь в случаях крайней необходимости. Ранее его сплавы благодаря своей жаростойкости использовались в авиации и ракетостроении, в том числе для оснащения сверхзвуковых истребителей. Именно эта сфера и была основным пунктом мирового потребления рения, сделав его материалом военно-стратегического назначения.

Из рения делают нити накаливания и пружины для измерительных приборов, самоочищающиеся контакты и специальные катализаторы, необходимые для получения бензина. Именно это в последние годы повысило спрос на рений в разы. Мировой рынок готов буквально сражаться за этот редкий металл.

С детских лет мы знаем, что самый прочный металл – это сталь. Все железное у нас ассоциируется ней.

Продолжительное время в производстве и вооружении основным материалом была сталь. Но сталь – не металл. Если точнее, то не совсем чистый металл. Это соединение железа с углеродом, в котором присутствуют и другие металлические добавки. Применяя добавки, сталь легируют, т.е. изменяют ее свойства. После этого она подвергается обработке. Сталеварение – это целая наука.

Самый прочный металл получается при введении в сталь соответствующих лигатур. Это может быть хром, который придает металлу твердость и жаростойкость, никель, делающий сталь твердой и эластичной и т.д.

По некоторым позициям сталь начал вытеснять алюминий. Время шло, росли скорости. Не выдерживал и алюминий. Пришлось обратиться к титану.

Да-да, ведь титан – самый прочный металл. Для придания стали высоких прочностных характеристик в нее начали добавлять титан.

Его открыли в XVIII веке. Из-за хрупкости его применить было невозможно. Со временем, получив чистый титан, инженеры и конструкторы заинтересовались его высокой удельной прочностью, малой плотностью, стойкостью к коррозии и высоким температурам. Его физическая крепость превосходит прочность железа в несколько раз.

Инженеры стали добавлять титан в сталь. Получился самый прочный металл, который нашел применение в среде сверхвысоких температур. На то время их не выдерживал ни один другой сплав.

Если представить самолет, который летит в три раза быстрее, чем скорость звука, можно представить, как разогревается обшивочный металл. Листовой металл обшивки самолета в таких условиях разогревается до +3000С.

Сегодня титан применяют неограниченно во всех сферах производства. Это медицина, авиастроение, производство кораблей.

Со всей очевидностью можно сказать, что в скором будущем титану придется подвинуться.

Учеными из США, в лабораториях Техасского университета в городе Остин, открыт способ производства самого тонкого и самого прочного материала на Земле. Назвали его – графен.

Вообразите себе углеродную техническую пластину, толщина которой равна толщине одного атома. Но такая пластина прочнее алмаза и в сто раз лучше пропускает электрический ток, чем компьютерные чипы из кремния.

Графен – материал с поражающими свойствами. Он скоро покинет лаборатории и по праву займет свое место среди самых прочных материалов Вселенной.

Даже невозможно себе представить, что нескольких граммов графена будет достаточно, чтобы покрыть поле для игры в футбол. Вот это металл. Трубы из такого материала можно будет укладывать вручную без применения подъемно-транспортных механизмов.

Графен, как и алмаз – это чистейший углерод. Его гибкость поражает. Такой материал легко сгибается, прекрасно складывается и отлично сворачивается в рулон.

К нему уже начали присматриваться производители сенсорных экранов, солнечных батарей, накопителей энергии, сотовых телефонов, и, наконец, суперскоростных компьютерных чипов.

Самый твердый металл в мире

Источник: https://superfb.site/biznes/promyshlennost/samyj-tverdyj-metall-v-mire.html

Самый твердый металл в мире

Многих любителей интересных фактов интересует вопрос, какой металл самый твердый? И навскидку ответить на этот вопрос будет непросто. Конечно, любой учитель химии без труда скажет правильно, даже не задумываясь.

Но среди рядовых граждан, которые последний раз занимались химией в школе, не многие смогут правильно и быстро дать ответ.

Это связано с тем, что все с детства привыкли делать разнообразные игрушки из проволоки и хорошо запомнили, что медь и алюминий мягкие и хорошо поддаются сгибанию, а вот стали наоборот не так просто придать желаемую форму.

С тремя названными металлами человек имеет дело чаще всего, поэтому остальные кандидатуры даже не рассматривает. Но сталь, конечно же, не является самым твердым металлом в мире. Справедливости ради стоит отметить, что это вообще не металл в химическом смысле, а соединение железа с углеродом.

Что такое титан?

Самым твердым металлом является титан. Впервые чистый титан был получен в 1925 году. Это открытие произвело фурор в научных кругах.

На новый материал сразу же обратили внимание промышленники и по достоинству оценили преимущества от его использования.

По официальной версии, самый твердый металл на Земле получил свое название в честь несокрушимых Титанов, которые согласно древнегреческой мифологии были основателями мира.

Крупнейшим в мире производителем титана является российская компания «ВСМПО-Ависма», которая удовлетворяет до 35% мировых потребностей. Предприятие занимается полным циклом переработки от добычи руды до изготовления различной продукции.

Оно занимает порядка 90% российского рынка по производству титана. Около 70% готовой продукции идет на экспорт.

Титан – легкий металл серебристого цвета с температурой плавления 1670 градусов по Цельсию. Проявляет высокую химическую активность только при нагревании, в нормальных условиях не реагирует с большинством химических элементов и соединений. В природе не встречается в чистом виде.

Распространен в виде рутиловых (двуокись титана) и ильменитовых (сложное вещество, состоящее из двуокиси титана и оксида двухвалентного железа) руд.

Чистый титан выделяется путем спекания руды с хлором, а затем вытеснения более активным металлом (чаще всего магнием) из полученного тетрахлорида.

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.

Источник: https://promplace.ru/vidy-metallov-i-klassifikaciya-staty/samyi-tverdyi-metall-1494.htm

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.

А когда освоили железо, то оказалось, что оно в чистом виде ненамного прочнее меди, а вот в соединении с углеродом приобретает куда лучшие прочностные качества.

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.

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.

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.

Источник: https://TheDifference.ru/samyj-tverdyj-metall/

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!

Источник: http://ratethemall.com/322–samyh-redkih-metalla-v-mire