Kõige läbimatuim metall. Kõige vastupidavam metall. Kõrge tugevusega metallid. Puhtast kõige kõvem metall

Metallist klaas

California Tehnoloogiainstituudi spetsialistid on hankinud materjali, mis on ainulaadne oma omaduste poolest - see on tänapäeval kõige tugevam sulam - "metallklaas". Uue sulami ainulaadsus on see, et metallklaas on valmistatud metallist, kuid sellel on sisemine klaasistruktuur. Täna uurivad teadlased, mis annab sulamile täpselt sellised ebatavalised omadused ja kuidas neid saab lisada odavamatest materjalidest valmistatud sulamitesse.

Klaasi amorfne struktuur, erinevalt metalli kristallstruktuurist, ei ole pragude leviku eest kaitstud, mis seletab klaasi habrast. Sama puudus on metallklaasidel, mis on samuti üsna kergesti hävitatavad, moodustades pragudeks kasvavaid nihkribasid.

Sulami omadused

California Instituudi eksperdid on märganud, et suure hulga nihkribade ilmumine annab pragude tekkele suure vastupanu, mille tõttu saavutatakse vastupidine efekt: materjal paindub purunemata. Nad lõid just sellise materjali, nihkribade tootmise energia, mis on palju väiksem kui nende pragudeks muutmiseks vajalik energia. "Viie elemendi segamisel saavutasime asjaolu, et jahtudes materjal" ei tea ", millist struktuuri aktsepteerida, ja valib amorfse," ütles uuringus osaleja R. Ritchie.

Metallklaas

Tugevaim sulam - metallklaas - koosneb üllasest pallaadiumist, ränist, fosforist, germaaniumist koos väikese hõbedasisaldusega (valem: Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2).

Uus sulam on testides näidanud üksteist välistavate omaduste kombinatsiooni - tugevust ja vastupidavust tasemel, mida pole varem üheski teises materjalis nähtud. Selle tulemusena ühendab uus metallklaas klaasi kõvaduse ja metallide pragunemiskindluse. Veelgi enam, jäikus ja tugevus on käeulatuses.

Materjali kasutamine

Konstruktsioonimetalli jaoks nihutas see uuring oluliselt koormustaluvuse piire. Kuid teadlaste prognooside kohaselt ei pruugi kõige vastupidavam sulam selle põhikomponendi - pallaadium - harulduse ja kõrge hinna tõttu laialdaselt leida. Arendajad on siiski teatanud selle materjali võimalikust kasutamisest meditsiinilistes implantaatides (näiteks intramandibulaarsete proteeside jaoks), samuti auto- või lennundustööstuses.

Titaani avastasid 18. sajandi lõpus sõltumatud teadlased Inglismaalt ja Saksamaalt. Elementide perioodilisustabelis D.I. Mendelejev asus 4. rühmas aatomnumbriga 22. Teadlased ei näinud titaanil üsna pikka aega mingeid väljavaateid, kuna see oli väga habras. Kuid 1925. aastal suutsid Hollandi teadlased I. de Boer ja A. Van Arkel laboris saada puhast titaani, mis sai tõeliseks läbimurdeks kõigis harudes.

Titaani omadused

Puhas titaan on osutunud uskumatult tehnoloogiliseks. Sellel on plastilisus, madal tihedus, kõrge eritugevus, korrosioonikindlus, samuti tugevus kokkupuutel kõrgete temperatuuridega. Titaan on kaks korda tugevam kui teras ja kuus korda tugevam. Ülehelikiirusega lennunduses on titaan asendamatu. Tõepoolest, 20 km kõrgusel arendab see kiirust, mis ületab helikiirust kolm korda. Sellisel juhul kuumutatakse õhusõiduki kere temperatuur kuni 300 ° C. Ainult titaanisulamid suudavad sellistele tingimustele vastu pidada.

Titaanilaastud on tuleohtlikud ja titaanitolm võib tavaliselt plahvatada. Plahvatuse korral võib leekpunkt tõusta 400 ° C-ni.

Planeedi kõige vastupidavam

Titaan on nii kerge ja vastupidav, et selle sulameid kasutatakse lennukikerede ja allveelaevad, soomukid ja tankide soomused, samuti kasutatakse tuumatehnoloogias. Selle metalli teine \u200b\u200btähelepanuväärne omadus on selle passiivne mõju elavatele kudedele. Ainult osteoproteesid. Mõningaid titaaniühendeid kasutatakse poolvääriskivide ja ehete valmistamiseks.

Keemiatööstus ei eiranud ka titaani. Paljudes söövitavates keskkondades metall ei korrodeeru. Titaandioksiidi kasutatakse valge värvi tootmiseks, plasti ja paberi tootmiseks ning toidu lisaainena E171.

Metallide kõvaduse skaalal on titaan plaatinametallide ja volframi järel teisel kohal.

Jaotus ja varud

Titaan on üsna tavaline metall. Selles näitajas on ta kümnendal kohal. Maapõues on umbes 0,57% titaani. Praegu teavad teadlased üle saja metalli sisaldava mineraali. Selle hoiused on hajutatud peaaegu kogu maailmas. Titaani kaevandatakse Hiinas, Lõuna-Aafrikas, Venemaal, Ukrainas, Indias ja Jaapanis.

Edusammud

Juba mitu aastat on teadlased uurinud uut metalli, mida on nimetatud "vedelaks metalliks". See leiutis tähistab planeedi uue vastupidavama metalli pealkirja. Kuid seda pole veel tahkel kujul saadud.

Tugevus ja tihedus on kõigi praegu tuntud keemiliste elementide üks peamisi omadusi. Enamik tugev metall maailmas on hämmastavate omadustega ja seda kasutatakse edukalt kõige rohkem erinevates tööstusharudes inimelu.

Maailma tugevaim metall on titaan. Teadlased jõudsid sellele arvamusele mitte kohe pärast selle elemendi avastamist eelmise sajandi 18. sajandi lõpus. Alguses tundus titaan üsna habras, kuid 1925. aastal eraldati see aine puhtal kujul, mis muutus tõeliseks sensatsiooniks.

Sellel metallil on väga kõrge tugevus, kuid suhteliselt väike tihedus. See on 2 korda tugevam kui raud. Paljud inimesed imestavad, miks teras pole sellist aunimetust saanud. Kuid tegelikult pole see metall. See on lihtsalt raua ja süsiniku baasil valmistatud sulam.

Titaani ei kasutata praktiliselt kunagi puhtal kujul. Eksperdid on õppinud seda ühendama teiste elementidega, et vähendada materjali maksumust ja suurendada selle kõige olulisemaid omadusi.

Oma erakordse tugevuse ja kerguse tõttu kasutatakse titaanisulameid meditsiinis, sõjatööstuses, masinaehituses ja ehetes. Näiteks kasutatakse seda kirurgiliste instrumentide, proteeside ja isegi südameklappide valmistamiseks. See metall ei ole praktiliselt söövitav. Seda omadust hinnatakse väga. Eksperdid on leidnud, et patsientidel ei olnud titaanproteeside suhtes allergiat, mistõttu mõnes meditsiini valdkonnas kasutatakse ainult sellel elemendil põhinevaid sulameid. Teadlased märkisid ka titaani suurt ühilduvust inimese kudedega. Seda ainet kasutatakse laialdaselt ortopeediliste proteeside valmistamisel.

Titaani kasutatakse nii allveelaevakerede ehitamisel kui ka aastal kosmosetööstus... Mõned võistlusautode osad on valmistatud titaanisulamitest. Sellisel juhul on väga oluline, et auto oleks lisaks tugevale ka suhteliselt kerge. Massi vähendamisel on positiivne mõju võimele kiirendada suurele kiirusele.

Titaanisulameid kasutatakse ehitustööstuses. Nendest valmistatakse mitmesuguseid dekoratiivtooteid: vihmaveerennid, mõõnad, katusehari. Titaanist kasutatakse ehteid. Need tooted on klassifitseeritud kallite ehete hulka, kuid paljud neist näevad välja lihtsalt suurepärased ega kaota oma välimust aastatega. Tehti uuringuid, tänu millele suudeti tuvastada, et kirjeldatud metall on inimese tervisele täiesti ohutu.

Titaan ei ole haruldane element, seda kaevandatakse Venemaal, Indias, Jaapanis, Lõuna-Aafrikas ja Ukrainas. Levimuse poolest on see kõigi metallide seas 10. kohal. See mõjutab selle maksumust väga positiivselt. Titaanisulameid saab osta suhteliselt madala hinnaga, mis on väga oluline, kuna mõnes tööstusharus kasutatakse seda suures koguses. Ja hind mängib olulist rolli materjali valikul.

Kõige kõvem metall maailmas on titaan. Seda kasutatakse meditsiiniliste instrumentide, seadmete, aga ka autode, allveelaevade, õhusõidukite osade valmistamiseks. Sellel põhinevad sulamid on kuulsad oma võime eest korrosioonile vastu seista ja säilitada oma omadused pikka aega.

Alates lapsepõlvest teame, et kõige vastupidavam metall on teras. Kogu raud, mida me temaga seostame.

Raudmees, rauaproua, terasest tegelane. Nende lausete ütlemisel mõtleme uskumatut tugevust, tugevust, kõvadust.

Pikka aega oli teras tootmises ja relvastuses peamine materjal. Kuid teras pole metall. Täpsemalt öeldes pole see täiesti puhas metall. Seda süsiniku puhul, mis sisaldab muid metallilisi lisandeid. Kasutades lisaaineid, s.t. selle omadusi muuta. Pärast seda töödeldakse. Terasetootmine on terve teadus.

Tugevaim metall saadakse sobivate põhisulamite viimisel terasesse. See võib olla kroom, mis annab ka kuumakindluse, nikkel, mis muudab terase kõvaks ja elastseks jne.

Mõnes piirkonnas hakkas teras asendama alumiiniumi. Aeg möödus, kiirus kasvas. Ka alumiinium ei pidanud seda vastu. Pidin pöörduma titaani poole.

Jah, titaan on kõige vastupidavam metall. Terase kõrgtugevusomaduste saamiseks lisati sellele titaan.

See avastati 18. sajandil. Hapruse tõttu oli seda võimatu rakendada. Aja jooksul, olles saanud puhta titaani, tundsid insenerid ja disainerid huvi selle kõrge eritugevuse, väikese tiheduse, korrosioonikindluse ja kõrgete temperatuuride vastu. Selle füüsiline tugevus ületab rauda mitu korda.

Insenerid hakkasid titaani lisama terasele. Tulemuseks on kõige vastupidavam metall, mis on leidnud rakendust ülikõrgel temperatuuril. Sel ajal ei suutnud ükski teine \u200b\u200bsulam neile vastu pidada.

Kui kujutate ette lennukit, mis lendab kolm korda kiiremini, kui võite ette kujutada, siis kuidas ümbrismetall kuumeneb. Lennuki naha plekk kuumeneb sellistes tingimustes kuni + 3000C.

Tänapäeval kasutatakse titaani piiramatult kõigis tootmisvaldkondades. Need on meditsiin, lennukite ehitus, laevade tootmine.

Kõigi tõendite põhjal võime öelda, et lähitulevikus peab titaan liikuma.

Ameerika Ühendriikide teadlased avastasid Austinis Texase ülikooli laborites Maa õhema ja vastupidavama materjali. Nad kutsusid seda - grafeeniks.

Kujutage ette ühe plaadi paksust plaati. Kuid selline plaat on teemandist tugevam ja sada korda elektrivoolu juhtivam kui arvuti ränikiibid.

Grafeen on kahjustavate omadustega materjal. Ta lahkub peagi laboritest ja võtab õigustatult koha universumi kõige vastupidavamate materjalide seas.

On isegi võimatu ette kujutada, et mõne grammi grafeeni piisaks jalgpalliväljaku katmiseks. See on metall. Sellisest materjalist torusid saab käsitsi asetada ilma tõste- ja transpordimehhanisme kasutamata.

Grafeen, nagu teemant, on kõige puhtam süsinik. Selle paindlikkus on hämmastav. Sellist materjali on lihtne painutada, hästi kokku klappida ja ideaalselt kokku rullida.

Puutetundlike ekraanide tootjad on juba hakanud seda tähelepanelikult uurima, päikesepaneelid, mobiiltelefonid ja lõpuks ülikiired arvutikiibid.

Kui tugevuse all mõeldakse tahkete ainete võimet vastu seista hävimisele ja säilitada toote kuju, siis saab ülitugevatele ja vastupidavatele metallidele omistada järgmisi metalle.

Nimi titaan omastas Saksa teadlane Martin Klaproth, kes avastas uue metalli mitte selle keemiliste omaduste, vaid maa laste mütoloogiliste kangelaste - titaanide - auks.

Titaani leidmine loodusest on 10. kohal, ennekõike on see koondunud mineraalidesse. Ilma selle metallita oleks see võimatu viimaseid avastusi raketi-, laeva- ja õhusõidukite ehituse valdkonnas. Titaani kasutatakse kõigis tööstusharudes, meditsiiniliste implantaatide ja nendega soomusvestide valmistamiseks toidutööstus ja põllumajandus.

2. koht

Helehall volfram , sõna otseses mõttes tõlgitud kui hundikreem, on kõige tulekindlam metall, seetõttu on see kuumuskindlate pindade ja toodete valmistamisel hädavajalik. Tavalises lambipirnis on hõõgniit valmistatud volframfilamendist.

Seda metalli kasutatakse ballistilistes rakettides, mürskude ja kuulide valmistamisel, güroskoopilistes ülikiiretes rootorites.

3. koht

Tantaal seda on peaaegu võimatu muuta, sest see hakkab sulama temperatuuril 3015 Celsiuse kraadi ja keeb keemistemperatuuril 5300 kraadi. Tavainimesel on sellist kuumust isegi võimatu ette kujutada. Sinakashall metall on kaasaegses meditsiinis kõige hädavajalikum, seda kasutatakse traatide ja lehtede valmistamiseks, mis katavad kahjustatud luid.

Avatud 1817. aastal molübdeen, terasest halli metalli puhtal kujul praktiliselt ei leidu. Silmatorkav on selle metalli tulekindlus, mille sulamistemperatuur ületab 2620 kraadi. Suurimat molübdeeni rakendust leidub sõjatööstuses, kus valmistatakse relva- ja soomustatud teraseid.

5. koht

Lennundus ja masinaehitus, tuumaenergia astronautika nioobium, omaduste poolest väga sarnane tantaalmetalliga. Nioobiumi ei mõjuta praktiliselt ükski aine, ei soolad ega happed, seda on raske sulatada ja seda on raske oksüdeerida, mis tegi ainulaadse metalli nii populaarseks.

6. koht

Maa raskeim metall iriidium omab kõige püsivamaid korrosioonivastaseid omadusi, isegi aqua regia ei suuda seda sulatada. Iriidiumi lisamine teistele sulamitele suurendab nende võimet korrosioonile vastu seista.

7. koht

Berüllium on üks haruldasi metalle, mida kaevandatakse maa peal. Selle ainulaadsed omadused, nagu kõrge soojusjuhtivus ja tulekindlus, on selle metalli tootmisel asendamatuks muutnud tuumareaktorid... Berülliumsulamid on õigusega juhtival kohal lennundus- ja lennundustööstuses.

8. koht

Helesinine kroom , mis on ka üks vastupidavamaid metalle, muudab selle sulamite lisamisel ainulaadsete omaduste tõttu terased kõvemaks ja korrosioonikindlamaks. Kroomitud osad on ilusad välimussee aja jooksul ei muutu.

9. koht

Saksid kohtlevad oma legende ettevaatlikult, ühe neist kangelase Koboldi nimi jäädvustati metalli nimele - koobalt ... Maagi kaevandamisel arvasid maadeavastajad üsna sageli hallikasroosa metalli hõbedaks.

Tulekindel metall lisaainena suurendab terase kuumakindlust, kõvadust ja kulumiskindlust. Koobalt on oma ainulaadsete omaduste tõttu metalli lõikamismasinates asendamatu.

Hafnium - helehall metall, mis on ainulaadne oma omaduste poolest, kaevandatakse tsirkooniumimaagist. Kõval, tulekindlal hafniumil on ainulaadne omadus. Fakt on see, et selle sõltuvus temperatuuri-suutlikkusest on ebanormaalne ega kuulu ühegi füüsikaseaduse alla.

Hafniumi kasutatakse aatomienergias ja optikas erinevate sulamite tugevdamiseks ja röntgenikiirte jaoks klaasi valmistamiseks; ilma selleta on sõjalist tootmist raske ette kujutada.