Možete li zamisliti što bi se dogodilo da naši preci nisu otkrili važne metale poput srebra, zlata, bakra i željeza? Vjerojatno bismo i dalje živjeli u kolibama, koristeći kamen kao glavni alat. Snaga metala igrala je važnu ulogu u oblikovanju naše prošlosti i sada djeluje kao temelj na kojem gradimo budućnost.
Neki od njih su vrlo mekani i doslovno se tope u rukama najaktivniji metal na svijetu... Drugi su toliko tvrdi da ih se ne može saviti, ogrebati ili slomiti bez upotrebe posebne opreme.
A ako se pitate koji su metali najtvrđi i najjači na svijetu, odgovorit ćemo na ovo pitanje uzimajući u obzir razne procjene relativne tvrdoće materijala (Mohsova ljestvica, Brinell-ova metoda), kao i takve parametre kao što su:
- Youngov modul: uzima u obzir elastičnost elementa u napetosti, odnosno sposobnost predmeta da se odupre elastičnoj deformaciji.
- Granica izdašnosti: Određuje maksimalnu vlačnu čvrstoću materijala, nakon čega počinje pokazivati plastično ponašanje.
- Vlačna čvrstoća: Krajnje mehaničko naprezanje, nakon čega se materijal počinje lomiti.
10. Tantal
Ovaj metal ima tri prednosti odjednom: izdržljiv je, gust i vrlo otporan na koroziju. Uz to, ovaj element pripada skupini vatrostalnih metala poput volframa. Za topljenje tantala trebat ćete podmetnuti požar na 3.017 ° C.
Tantal se uglavnom koristi u elektroničkom sektoru za izradu izdržljivih, teških kondenzatora za telefone, kućna računala, kamere, pa čak i elektroničke uređaje u automobilima.
9. Berilij
Ali bolje je ne prilaziti ovom zgodnom metalcu bez zaštitne opreme. Budući da je berilij vrlo toksičan i ima kancerogene i alergijske učinke. Ako udišete zrak koji sadrži prašinu ili pare berilija, tada se javlja bolest berilija koja utječe na pluća.
Međutim, berilij nije samo štetan, već i koristan. Na primjer, dodajte samo 0,5% berilija u čelik i dobit ćete opruge koje su elastične čak i kad se dovede do crvene vrućine. Mogu podnijeti milijarde ciklusa opterećenja.
Berilij se koristi u zrakoplovnoj industriji za stvaranje toplinskih štitova i sustava navođenja, za stvaranje vatrostalnih materijala. A čak je i LHC-ova vakuumska cijev izrađena od berilija.
8. Uran
Ova prirodna radioaktivna tvar vrlo je raširena u zemljinoj kori, ali koncentrirana je u određenim čvrstim stijenskim formacijama.
Jedan od najtvrđih metala na svijetu ima dvije komercijalno značajne namjene - nuklearno oružje i nuklearni reaktori. Dakle, krajnji proizvodi uranske industrije su bombe i radioaktivni otpad.
7. Željezo i čelik
Kao čista tvar, željezo nije toliko čvrsto u usporedbi s ostalim sudionicima ocjene. Ali zbog minimalnih rudarskih troškova, često se kombinira s drugim elementima za izradu čelika.
Čelik je vrlo jaka legura željeza i drugih elemenata poput ugljika.To je materijal koji se najčešće koristi u građevinarstvu, strojarstvu i drugim industrijama. Pa čak i ako s njima nemate nikakve veze, i dalje koristite čelik svaki put kad režete hranu nožem (osim ako je, naravno, keramika).
6. Titan
Titan je gotovo sinonim za žilavost. Ima impresivnu specifičnu čvrstoću (30-35 km), koja je gotovo dvostruko veća od legiranog čelika.
Kao vatrostalni metal, titan je vrlo otporan na toplinu i habanje, što ga čini jednom od najpopularnijih legura. Na primjer, može se dopirati željezom i ugljikom.
Ako trebate vrlo čvrstu i istodobno vrlo laganu konstrukciju, tada nema boljeg metala od titana. To ga čini izborom broj jedan za izradu različitih dijelova u zrakoplovima, raketama i brodogradnji.
5. Renij
Ovo je vrlo rijedak i skup metal, koji, iako se u prirodi nalazi u svom čistom obliku, obično dolazi kao "uteg" - dodatak molibdenitu.
Da je odijelo Iron Man izrađeno od renija, moglo bi izdržati temperature od 2000 ° C bez gubitka snage. Šutjet ćemo što bi se dogodilo sa samim Iron Manom u odijelu nakon takvog "vatrogasnog showa".
Rusija je treća zemlja na svijetu po prirodnim rezervama renija. Ovaj se metal koristi u petrokemijskoj industriji, elektronici i elektrotehnici, kao i u zrakoplovnim i raketnim motorima.
4. Chrome
Na Mohsovoj ljestvici, kojom se mjeri otpornost kemijskih elemenata na ogrebotine, krom je u prvih pet, na drugom mjestu je samo bor, dijamant i volfram.
Krom je cijenjen zbog visoke otpornosti na koroziju i tvrdoće. Njime se lakše rukuje nego s metalima platinske skupine i češći je, zbog čega je krom popularan element koji se koristi u legurama poput nehrđajućeg čelika.
A jedan od najtvrđih metala na zemlji koristi se u dodacima prehrani. Naravno, nećete uzimati čisti krom interno, već njegov prehrambeni spoj s drugim tvarima (na primjer, krom pikolinat).
3. Iridij
Poput svog "brata" osmija, iridij pripada metalima platinske skupine i izgledom podsjeća na platinu. Vrlo je tvrdo i vatrostalno. Da biste rastopili iridij, morat ćete podmetnuti požar iznad 2000 ° C.
Iridij se smatra jednim od najteži metali na Zemljikao i jedan od najkorozivnijih elemenata.
2. Osmij
Ova "žilava matica" u svijetu metala pripada skupini platine i ima visoku gustoću. Zapravo je najgušći prirodni element na Zemlji (22,61 g / cm3). Iz istog razloga, osmij se ne topi do 3033 ° C.
Kada se legira s drugim metalima platinske skupine (kao što su iridij, platina i paladij), može se koristiti u mnogim različitim primjenama gdje su potrebne tvrdoća i trajnost. Na primjer, za stvaranje spremnika za skladištenje nuklearnog otpada.
1. Volfram
Najtrajniji metal pronađen u prirodi. Ovaj rijetki kemijski element ujedno je i najneotporniji metal (3422 ° C).
U obliku kiseline (volframovog trioksida) prvi ga je put otkrio 1781. godine švedski kemičar Karl Scheele. Daljnja istraživanja dovela su dvoje španjolskih znanstvenika - Juana Joséa i Fausto d'Elhuyara - do otkrića kiseline iz minerala wolframite, iz koje su potom ugljenom izolirali volfram.
Uz široku primjenu u žaruljama sa žarnom niti, sposobnost volframa da radi po ekstremnoj vrućini čini ga jednim od najatraktivnijih elemenata za industriju oružja. Tijekom Drugog svjetskog rata ovaj je metal igrao važnu ulogu u pokretanju ekonomskih i političkih odnosa između europskih zemalja.
Volfram se također koristi za izradu tvrdih legura, a u zrakoplovnoj industriji za izradu raketnih mlaznica.
Tablica vlačne čvrstoće metala
Legure protiv metala
Legure su kombinacije metala i glavni razlog njihovog stvaranja je dobivanje čvršćeg materijala. Najvažnija legura je čelik, koji je kombinacija željeza i ugljika.
Što je veća čvrstoća legure, to je bolje. A obični čelik ovdje nije "prvak". Legure na bazi vanadijevog čelika izgledaju posebno obećavajuće za metalurge: nekoliko tvrtki proizvodi verzije vlačne čvrstoće do 5205 MPa.
A trenutno je najsnažniji i najtvrđi od biokompatibilnih materijala slitina titana sa zlatom β-Ti3Au.