Nuo vaikystės žinome, kad patvariausias metalas yra plienas. Viskas, kas yra geležis, yra su tuo susijusi.

Geležinis žmogus, geležinė ledi, plieno personažas. Sakydami šias frazes turime omenyje neįtikėtiną jėgą, jėgą, kietumą.

Ilgą laiką plienas buvo pagrindinė gamybos ir ginklų medžiaga. Bet plienas nėra metalas. Tiksliau tariant, tai nėra visiškai grynas metalas. Tai yra su anglimi, kurioje taip pat yra kitų metalų priedų. Taikant priedus, t.y. pakeisti jo savybes. Po to jis apdorojamas. Plieno gamyba yra visas mokslas.

Pats stipriausias metalas gaunamas į plieną įvedant atitinkamus lydinius. Tai gali būti chromas, kuris taip pat suteikia atsparumą karščiui, nikelis, kuris daro plieną kietą ir elastingą ir kt.

Kai kuriose vietose plienas pradėjo išstumti aliuminį. Laikas bėgo, greitis didėjo. Aliuminis irgi neatlaikė. Teko kreiptis į titaną.

Taip, titanas yra stipriausias metalas. Siekiant suteikti plienui didelio stiprumo charakteristikas, į jį buvo pridėta titano.

Jis buvo atidarytas XVIII a. Dėl trapumo jo buvo neįmanoma naudoti. Laikui bėgant, gavę gryno titano, inžinieriai ir dizaineriai susidomėjo jo dideliu savituoju stiprumu, mažu tankiu, atsparumu korozijai ir aukštai temperatūrai. Jo fizinė jėga kelis kartus viršija geležies stiprumą.

Inžinieriai pradėjo dėti titano į plieną. Rezultatas buvo patvariausias metalas, kuris buvo pritaikytas ypač aukštų temperatūrų aplinkoje. Tuo metu joks kitas lydinys negalėjo jų atlaikyti.

Jei įsivaizduojate lėktuvą, kuris skrenda tris kartus greičiau nei galite įsivaizduoti, kaip įkaista metalinis apvalkalas. Lėktuvo apvalkalo skarda tokiomis sąlygomis įkaista iki +3000C.

Šiandien titanas neribotai naudojamas visose gamybos srityse. Tai medicina, orlaivių statyba, laivų gamyba.

Visiškai akivaizdžiai galime pasakyti, kad artimiausiu metu titanas turės judėti.

JAV mokslininkai Teksaso universiteto Ostine laboratorijose atrado ploniausią ir patvariausią medžiagą Žemėje. Jie tai pavadino grafenu.

Įsivaizduokite plokštelę, kurios storis lygus vieno atomo storiui. Tačiau tokia plokštė yra stipresnė už deimantą ir šimtą kartų geriau praleidžia elektrą nei silicio kompiuterių lustai.

Grafenas yra nuostabių savybių medžiaga. Jis greitai paliks laboratorijas ir teisėtai užims vietą tarp patvariausių medžiagų visatoje.

Net neįmanoma įsivaizduoti, kad kelių gramų grafeno užtektų uždengti futbolo aikštę. Čia yra metalas. Vamzdžiai iš tokios medžiagos gali būti klojami rankiniu būdu, nenaudojant kėlimo ir transportavimo mechanizmų.

Grafenas, kaip ir deimantas, yra gryniausia anglis. Jo lankstumas yra nuostabus. Tokia medžiaga lengvai lankstosi, puikiai susilanksto ir puikiai susiriečia.

Jutiklinių ekranų, saulės baterijų, mobiliųjų telefonų ir galiausiai itin greitų kompiuterių lustų gamintojai jau pradėjo žiūrėti į tai.

Jei stiprumas paprastai suprantamas kaip kietų kūnų gebėjimas atsispirti sunaikinimui ir išlaikyti gaminio formą, tai šie metalai gali būti priskiriami patvariems ir patvariems metalams.

vardas titano buvo apdovanotas Martin Klaproth, vokiečių tyrinėtojas, atradęs naują metalą ne dėl jo cheminių savybių, o pagerbdamas mitologinius žemės vaikų herojus – titanus.

Titano buvimas gamtoje yra 10-oje vietoje, daugiausia jis susikaupęs mineraluose. Be šio metalo naujausi atradimai raketų, laivų ir lėktuvų statybos srityje būtų neįmanomi. Titanas naudojamas visose pramonės srityse, gaminant medicininius implantus ir liemenes iš maisto pramonės ir žemės ūkio.

2 vieta

Šviesiai pilkas volframas , pažodžiui išvertus kaip vilko kremas, yra ugniai atspariausias metalas, todėl jis yra nepamainomas gaminant karščiui atsparius paviršius ir gaminius. Įprastos lemputės kaitinimo siūlelis pagamintas iš volframo siūlelio.

Tas metalas naudojamas balistinėse raketose, sviedinių ir kulkų gamyboje, giroskopiniuose itin greituose rotoriuose.

3 vieta

Tantalas modifikuoti beveik neįmanoma, nes ima tirpti 3015 laipsnių Celsijaus temperatūroje, o užverda 5300 laipsnių temperatūroje. Tokio karščio paprastam žmogui net įsivaizduoti neįmanoma. Šiuolaikinėje medicinoje nepakeičiamiausias yra melsvai pilkas metalas, iš jo gaminama viela ir lakštai, dengiantys pažeistus kaulus.

Atidarytas 1817 m molibdenas, pilko plieno metalo gryna forma praktiškai nerasta. Įspūdingas šio metalo tirpumas, kurio lydymosi temperatūra viršija 2620 laipsnių. Molibdenas buvo labiausiai naudojamas karinėje pramonėje, kur gaminamas ginklų ir šarvų plienas.

5 vieta

Aviacijos ir mechaninės inžinerijos, branduolinės energijos ir astronautikos naudojimas niobis, savo savybėmis labai panašus į tantalo metalą. Niobio praktiškai neveikia jokios medžiagos, nei druskos, nei rūgštys, jis sunkiai tirpsta, sunkiai oksiduojasi, todėl unikalus metalas toks populiarus.

6 vieta

Sunkiausias metalas žemėje iridžio pasižymi patvariausiomis antikorozinėmis savybėmis, net aqua regia negali jo ištirpdyti. Iridžio pridėjimas prie kitų lydinių padidina jų atsparumą korozijai.

7 vieta

Berilis yra vienas iš retų metalų, iškasamų žemėje. Dėl savo unikalių savybių, tokių kaip didelis šilumos laidumas ir atsparumas ugniai, šis metalas yra nepakeičiamas branduolinių reaktorių gamyboje. Berilio lydiniai teisėtai užima pirmaujančią vietą aviacijos ir aviacijos pramonėje.

8 vieta

Šviesiai mėlynas chromas , kuris taip pat yra vienas iš patvariausių metalų, dėl savo unikalių savybių, dedamas į plieno lydinius, jie tampa kietesni ir atsparesni korozijai. Chromo dalys turi gražią išvaizdą, kuri laikui bėgant nesikeičia.

9 vieta

Saksai rūpinasi savo legendomis, vieno iš jų herojaus Koboldo vardas buvo įamžintas metalo pavadinime - kobalto . Labai dažnai, kasdami rūdą, ieškotojai sumaišė pilkai rožinį metalą su sidabru.

Ugniai atsparus metalas, kaip priedas, padidina plieno atsparumą karščiui, kietumą ir atsparumą dilimui. Dėl savo unikalių savybių kobaltas yra nepakeičiamas staklėse.

Hafnis - iš cirkonio rūdos išgaunamas šviesiai pilkos spalvos metalas, unikalus savo savybėmis. Kietas, ugniai atsparus hafnis turi unikalią savybę, faktas, kad jo priklausomybė nuo šilumos talpos yra anomali ir nepatenka į jokius fizikos dėsnius.

Hafnis naudojamas atominėje energetikoje ir optikoje, įvairiems lydiniams stiprinti, rentgeno spinduliams gaminti stiklui, be jo sunku įsivaizduoti karinę gamybą.

Paminėjus žodį „metalas“, be abejo, kiekvienas savo vaizduotėje piešia tvirtą, patvarų ir itin tvirtą geležies lakštą, kurio negalima tiesiog sulenkti ar sulaužyti. Tačiau metalai yra labai skirtingi. O jei jums įdomu, koks metalas yra patvariausias pasaulyje, tuomet mes jums pateiksime patikimą atsakymą ir papasakosime apie tokį metalą. Tai sidabro-baltos spalvos medžiaga, kuri vadinama "titanu".

Kas atidarė ir kada?

Prie šio metalo atradimo dirbo iškart du mokslininkai – anglas W. Gregory ir vokietis M. Klaptoras. Šį elementą jie atrado XVIII amžiaus pabaigoje, bet su šešerių metų pertrauka. Periodinėje lentelėje titanas pasirodė dvidešimt antruoju serijos numeriu iškart po to, kai mokslininkai atrado metalą. Tačiau dėl didelio trapumo titanas ilgą laiką nebuvo naudojamas. Ir 1925 m. Olandų fizikai padarė tikrą atradimą, išskirdami gryniausią titaną, kuris apjungia daugybę privalumų. Metalas pradėjo skirtis aukštu apdirbamumu, puikiu specifiniu stiprumu, atsparumu korozijai ir neįtikėtinu stiprumu, kai jis buvo veikiamas aukštos temperatūros sąlygomis.

Pagrindinės titano savybės

1925 m. mokslininkų sukurtas stipriausias pasaulyje metalas yra neįtikėtinai lankstus, todėl iš jo galima sukurti lakštus, strypus, juosteles, vamzdžius, laidus ir folijas. Kalbant apie kietumą, titanas yra keturis kartus kietesnis už geležį ir varį, o titanas yra dvylika kartų stipresnis už aliuminį pagal šį parametrą. Titano gaminiai išlaiko savo tvirtumą net veikiami aukštoje temperatūroje. Titano dalys gali tarnauti ilgą laiką, veikiamos itin didelėms apkrovoms.

Taip pat patvariausias metalas Žemėje pasižymi puikiomis antikorozinėmis savybėmis. Pavyzdžiui, titano plokštė, įdėta į jūros vandenį, jau dešimt metų nebuvo veikiama rūdžių. Elektrikai ir radijo elektronikos inžinieriai šiuo metalu domisi išaugusiais – ir viskas dėl to, kad stipriausias pasaulyje metalas turi didelę elektrinę varžą ir išsiskiria nemagnetinėmis savybėmis.

Kodėl šis metalas vadinamas „titanu“?

Yra dvi jo pavadinimo kilmės versijos. Pagal vieną iš jų, manoma, kad sidabriškai baltas metalas buvo pavadintas fėjų karalienės Titanijos, žinomos iš germanų mitologijos, vardu. Ir viskas todėl, kad medžiaga, be didelio stiprumo, taip pat yra neįtikėtinai lengva. Pagal kitą versiją metalas pavadintas galingų deivės Gajos vaikų – titanų – vardu. Sunku nuspręsti, kuri iš šių versijų yra labiau tikėtina, tačiau galima pastebėti, kad kiekviena iš jų yra nuostabi ir turi kur būti.

Titano panaudojimas

Sidabrinio metalo panaudojimas gana platus. Jis naudojamas karinėje pramonėje (raketų, lėktuvų šarvų, povandeninių laivų korpusų ir kt. gamyboje), medicinoje (protezuojant), automobilių, žemės ūkyje, mobiliuosiuose telefonuose ir papuošaluose.

Dar lengvesnis ir patvaresnis

Visai neseniai Kalifornijos mokslininkai visam pasauliui paskelbė atradę lengviausią ir patvariausią metalą. Tai skystas metalas, sukurtas iš grafeno oksido ir liofilizuotos anglies mišinio. Skystas metalas jau gavo aukštus specialistų įvertinimus ir įsitvirtino kaip ideali medžiaga liejimui ir nerūdijančiam plienui.

Naujasis metalas yra toks lengvas, kad gėlių žiedlapiai gali lengvai jį laikyti. Kaip žinia, grafenas išsiskiria ne tik lengvumu ir dideliu stiprumu, bet ir puikiu lankstumu. Todėl mokslininkai šiandien tobulėja ultralengvos medžiagos kūrimo kryptimi, o galbūt netolimoje ateityje žmonijai atsiras dar daugiau unikalių medžiagų.

Šiandien yra didžiulė metalų įvairovė, jie yra lengvi, sunkūs, minkšti ir kieti, brangūs ir pigūs. Mūsų laikais brangiausias metalas yra Kalifornija, jo kaina yra 10 milijonų dolerių už gramą. Visame pasaulyje jis sveria apie penkis gramus, todėl kaina labai skiriasi nuo visų kitų metalų. Kalifornis yra radioaktyvus metalas ir gali būti naudojamas kaip branduolinio reaktoriaus pakaitalas kitose pramonės šakose. Gamtoje šio metalo negalima gauti, jis buvo dirbtinai sukurtas 1950 m. Berklio universitete Kalifornijoje. Šiandien šis metalas dažniausiai naudojamas eksperimentams, susijusiems su spinduline terapija ir branduolio dalijimusi.

Kalifornija

Lengviausias metalas pasaulyje buvo dirbtinai sukurtas Kinijos mokslininkų. Metalas vadinamas grafenu, jis toks lengvas, kad gali išsilaikyti ant gėlės žiedlapių. Ši lengviausia medžiaga pasaulyje buvo sukurta iš liofilizuotos anglies ir grafeno oksido. Jei pašalinsite pridėtas priemaišas, metalas yra dvimatis kristalas, kuris buvo pripažintas ploniausia žmogaus sukurta medžiaga planetoje. Norint gauti vieno milimetro grafeno krūvą, reikia sulankstyti tris milijonus grafeno lakštų.

Grafenas yra ne tik lengviausias, bet ir stipriausias metalas pasaulyje. Jo savybės tiesiog nuostabios, tik įsivaizduokite, kad vienas plastikinio maišelio storio grafeno lapas gali atlaikyti milžinišką dramblio svorį. Metalas turi daugybę privalumų, tarp kurių reikėtų pabrėžti ir lankstumą. Neįtikėtina, bet grafeną galima ištempti be jokios žalos net dvidešimt procentų. Ir net tuo jo privalumai nesibaigia, mokslininkai nustatė, kad šis metalas turi unikalią savybę filtruoti vandenį ir sulaikyti dujas bei įvairius skysčius.

Grafenas

Kiečiausio metalo statusas pelnytai buvo priskirtas titanui. Jo atradimas įvyko XVIII amžiaus pabaigoje, o tuo pat metu periodinėje lentelėje savo vietą užėmė metalas. Titanas turi labai didelį specifinį stiprumą aukštoje temperatūroje, gerą atsparumą korozijai ir gana mažą tankį. Jei, pavyzdžiui, lengvieji lydiniai, tokie kaip magnis ir aliuminis, negali atlaikyti aukštos temperatūros, titanas pravers. Titano lydinys gali atlaikyti net 300 laipsnių Celsijaus. Šiandien titanas kasamas daugelyje šalių, įskaitant Rusiją.

Titanas

Minkštiausias metalas yra galis, kuris taip pat yra labai retas metalas. Gryna jo gamtoje nėra, tačiau nedideliais kiekiais galima rasti cinko rūdose, taip pat boksituose. Galis yra sidabrinės spalvos, labai minkštas ir plastiškas. Jei jis laikomas žemoje temperatūroje, tada jis išsaugos savo vientisą konsistenciją, tačiau verta metalą perkelti tik į kambarį, kuriame yra kambario temperatūra, ir jis iškart pradės tirpti. Iki šiol galis neturi savo biologinio vaidmens, tačiau jis plačiai naudojamas mikroelektronikoje ir net farmacijoje.

Galis

Mokslininkai įrodė, kad stipriausias metalas vis dar yra tas pats titanas. Šį metalą atrado vokiečių ir anglų mokslininkai, tačiau jų atradimai buvo padaryti su šešerių metų skirtumu. Šis elementas periodinėje lentelėje užima dvidešimt antrą serijos numerį. Jei atsižvelgsime į stiprumo rodiklius, tai titano stiprumas yra šešis kartus didesnis nei aliuminio, todėl šio metalo panaudojimo galimybės yra beribės. Šio metalo sukūrimas buvo tikras proveržis žmonijos istorijoje ir suteikė jam galimybę panaudoti titaną įvairiose srityse.

Pigiausias metalas šiandien yra varis. Gryna forma varis yra kalusis rausvas metalas, kurio savitasis sunkis yra 8,9. Varis yra vienas iš pirmųjų metalų, kuriuos įvaldė žmogus. Šis periodinės lentelės elementas pasižymi geromis techninėmis savybėmis, todėl yra labai plačiai naudojamas daugelyje pramonės šakų ir sričių. Labai svarbu mokėti atpažinti gryną varį iš jo lydinių. Verta paminėti, kad gryna forma šiandien jis yra gana retas.

Varis

Rečiausias metalas yra renis, jį atrado vokiečių mokslininkas Walteris ir Ideas Noddakas, būtent jis atrado rečiausią stabilų metalą. Šis retas metalas buvo pavadintas Reino upės vardu. Iki šiol renis gaminamas iš vario ir molibdeno rūdų skrudinant koncentratą. Tai gana sudėtingas procesas, kai norint gauti vieną kilogramą šio metalo, reikia apdoroti apie du tūkstančius tonų rūdos. Statistika teigia, kad renio per metus pagaminama apie 40 tonų.

Renis

Kitas brangiausias metalas pasaulyje yra izotopas osmis-187. Jo kaina yra šiek tiek mažesnė už Kaliforniją ir yra 200 tūkstančių dolerių už gramą. Šis metalas yra labai retas ir užtrunka devynis mėnesius. Jį galima gauti dalijantis izotopais, o tai yra labai sunkus procesas. Izotopas atrodo kaip juodi milteliai su purpuriniu atspalviu, tuo tarpu tai yra tankiausia medžiaga žemėje. Jis plačiai naudojamas įvairiuose medicinos tyrimuose, yra cheminių reakcijų katalizatorius.

metalinis stiklas

Kalifornijos technologijos instituto specialistai gavo unikalią savo savybėmis medžiagą – tai iki šiol patvariausias lydinys – „metalinis stiklas“. Naujojo lydinio išskirtinumas yra tas, kad metalinis stiklas pagamintas iš metalo, tačiau turi vidinę stiklo struktūrą. Šiandien mokslininkai aiškinasi, kas būtent suteikia lydiniui tokių neįprastų savybių ir kaip jas galima įterpti į lydinius iš pigesnių medžiagų.

Amorfinė stiklo struktūra, skirtingai nei metalo kristalinė struktūra, nėra apsaugota nuo įtrūkimų plitimo, o tai paaiškina stiklo trapumą. Tą patį trūkumą turi ir metaliniai stiklai, kurie taip pat gana lengvai sunaikinami, suformuojant šlyties juostas, kurios išauga į plyšius.

Lydinio savybės

Kalifornijos instituto specialistai pastebėjo, kad atsiradus daugybei šlyties juostų, atsiranda didelis atsparumas įtrūkimų atsiradimui, dėl to pasiekiamas priešingas efektas: medžiaga lenkia nelūždama. Jie sukūrė būtent tokią medžiagą, kurios šlyties juostų gamybos energija yra daug mažesnė nei energijos, reikalingos jas paversti įtrūkimais. „Sumaišę penkis elementus užtikrinome, kad atvėsusi medžiaga „nežino“, kokią struktūrą imti, ir pasirenka amorfinę“, – aiškino tyrimo dalyvis R. Ritchie.

metalinis stiklas

Patvariausias lydinys – metalinis stiklas – susideda iš tauriojo paladžio, silicio, fosforo, germanio su nedideliu sidabro priedu (formulė: Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2).

Naujasis lydinys testuose pasirodė kaip vienas kitą paneigiančių savybių derinys – stiprumo ir ištvermės lygis, kurio anksčiau nebuvo matyti jokioje kitoje medžiagoje. Dėl to naujasis metalinis stiklas sujungia stiklo kietumą ir metalų atsparumą įtrūkimams. Be to, standumo ir stiprumo lygis yra pasiekiamas.

Medžiagos naudojimas

Konstrukcinio metalo atveju tyrimas žymiai sumažino apkrovos tolerancijos ribas. Tačiau, anot mokslininkų, patvariausias lydinys dėl jo pagrindinio komponento paladžio retumo ir brangumo gali būti nenaudojamas plačiai. Tačiau kūrėjai pranešė apie galimą šios medžiagos panaudojimą medicininiuose implantuose (pavyzdžiui, intražandikaulių protezams), taip pat dalyse automobilių ar aviacijos pramonėje.