Cel mai dur metal. Cel mai dur metal - cum este?

Când este menționat cuvântul „metal”, toată lumea își imaginează probabil o foaie de fier tare, durabilă și foarte puternică, care nu poate fi pur și simplu îndoită sau spartă. Cu toate acestea, metalele sunt foarte diferite. Și dacă vă întrebați care metal este cel mai puternic din lume, atunci vă vom oferi un răspuns de încredere și vă vom spune despre un astfel de metal. Este un material alb-argintiu numit „titan”.

Deschis de cine și când?

Doi oameni de știință au lucrat la descoperirea acestui metal deodată - englezul W. Gregory și germanul M. Klaptor. Aceștia au descoperit acest element la sfârșitul secolului al XVIII-lea, dar cu un interval de șase ani. În tabelul periodic, titanul a apărut sub numărul de serie douăzeci și doi imediat după descoperirea metalului de către oamenii de știință. Cu toate acestea, datorită fragilității ridicate a titanului perioadă lungă de timp nu a gasit nici un folos. Și în 1925 Fizicienii olandezi au făcut o adevărată descoperire, izolând cel mai pur titan, care combină multe avantaje. Metalul s-a remarcat prin fabricabilitatea sa ridicată, rezistența specifică excelentă, rezistența la coroziune și rezistența incredibilă atunci când este expus la temperaturi ridicate.

Principalele caracteristici ale titanului

Cel mai metal rezistentîn lume, creat de oamenii de știință în 1925, este incredibil de plastic, ceea ce vă permite să creați foi, tije, benzi, țevi, sârmă și folie din el. În ceea ce privește duritatea, titanul este de patru ori mai dur decât fierul și cuprul și, de asemenea, în acest parametru, titanul este de douăsprezece ori mai puternic decât aluminiul. Produsele din titan își păstrează rezistența chiar și atunci când sunt expuse temperaturi mari. Piesele din titan pot servi mult timp sub influența sarcinilor ultra-înalte.

De asemenea, cel mai puternic metal de pe Pământ are caracteristici anticorozive excelente. De exemplu, o placă de titan plasată în apă de mare nu a fost expusă la rugină timp de zece ani. Inginerii electrici și electronici radio au un interes sporit pentru acest metal - și totul pentru că cel mai puternic metal din lume are o rezistență electrică semnificativă și se distinge prin proprietăți nemagnetice.

De ce acest metal este numit „titan”?

Există două versiuni ale originii numelui său. Potrivit unuia dintre ei, se crede că metalul alb-argintiu a fost numit după regina zânelor Titania, care este cunoscută din mitologia germană. Și totul pentru că materialul, pe lângă rezistența sa ridicată, este și incredibil de ușor. Potrivit unei alte versiuni, metalul este numit după copiii puternici ai zeiței Gaia - Titanii. Este greu de judecat care dintre aceste versiuni este mai plauzibilă, dar se poate observa că fiecare dintre ele este remarcabilă și are un loc unde să fie.

Aplicarea titanului

Utilizarea metalului argintiu este destul de răspândită. Este utilizat în industria militară (construcții de rachete, blindaje pentru avioane, carene pentru submarine etc.), medicină (protetică), industria auto, industria agricolă, industria prelucrătoare. telefoane mobileși producția de bijuterii.

Chiar mai ușor și mai durabil

Destul de recent, oamenii de știință din California au spus lumii că au descoperit cel mai ușor și mai puternic metal. Acesta este un metal lichid care este creat dintr-un amestec de oxid de grafen și carbon liofilizat. Metalul lichid a primit deja note mari de la experți și s-a impus ca un material ideal de turnare și inoxidabil.

Noul metal este atât de ușor încât petalele de flori îl pot ține cu ușurință. După cum știți, grafenul se distinge nu numai prin ușurință și rezistență ridicată, ci și prin flexibilitatea sa excelentă. Prin urmare, oamenii de știință de astăzi dezvoltă dezvoltări în direcția creării de materiale ultra-ușoare și, probabil, în viitorul apropiat vor apărea și mai multe materiale unice în fața umanității.

Pentru că au cea mai mare densitate. Dintre acestea, cele mai grele sunt osmiul și iridiul. Acest indicator al densității acestor metale este aproape același, cu excepția unei ușoare erori de calcul.

Descoperirea iridiului a avut loc în 1803. A fost descoperit de chimistul englez Smithson Tennat în timp ce studia platina naturală, eliberată din America de Sud. Tradus din greaca veche, numele „iridium” înseamnă „curcubeu”.

Interesul științific ca sursă energie electrica reprezintă un izotop al metalului greu - iridiu-192m2, deoarece acest metal este foarte lung - 241 de ani. Iridiul este utilizat pe scară largă în industrie și paleontologie - este folosit pentru a produce pene de stilou și pentru a determina vârsta straturilor de pământ.

Descoperirea osmiului a avut loc întâmplător în 1804. Aceasta metal dur a fost descoperit în compoziție chimică sediment de platină dizolvat în acva regia. Numele „osmium” provine din cuvântul grecesc antic pentru „miros”. Acest metal este aproape absent în natură. Cel mai des se găsește în compoziție.La fel ca iridiul, osmiul aproape că nu este supus stresului mecanic. Un litru de osmiu este mult mai greu decât zece litri de apă. Dar această proprietate a acestui metal nu și-a găsit încă aplicație nicăieri.

Cel mai dur metal, osmiul, este extras în minele rusești și americane. Cu toate acestea, Africa de Sud este recunoscută drept cel mai bogat depozit al său. Osmiul se găsește adesea în meteoriții de fier.

De interes deosebit este osmiul-187, exportat doar de Kazahstan. Este folosit pentru a determina vârsta meteoriților. Un gram din acest izotop costă 10 mii de dolari SUA.

Folosit în principal în industrie aliaj dur osmiu cu wolfram (osram) pentru producerea lămpilor cu incandescență. Osmiul este, de asemenea, o substanță catalitică în producție.Destul de rar, piesele de tăiere pentru instrumentele de chirurgie sunt fabricate din acest metal.

Ambele metale grele - osmiul și iridiul - sunt aproape întotdeauna conținute în același aliaj. Acesta este un model definit. Iar pentru a le separa trebuie să faci mult efort, pentru că nu sunt la fel de moi ca, de exemplu, argintiul.

Tot ce trebuie să știi despre titan, plus crom și wolfram

Mulți oameni sunt interesați de întrebarea: care este cel mai dur metal din lume? Acesta este titan. Acest solidși va fi punctul central al articolului. Să ne cunoaștem puțin și cu metale dure precum cromul și wolfram.

9 fapte interesante despre titan

1. Există mai multe versiuni ale motivului pentru care metalul și-a primit numele. O teorie este că a fost numit după Titani, creaturi supranaturale neînfricate. Potrivit unei alte versiuni, numele provine de la Titania, regina zânelor.
2. Titanul a fost descoperit la sfârșitul secolului al XVIII-lea de către un chimist german și englez.
3. Titanul nu a fost folosit în industrie de multă vreme din cauza fragilității sale naturale.
4. La începutul anului 1925, după o serie de experimente, chimiștii au obținut titan în formă pură.
5. Așchii de titan sunt foarte inflamabili.
6. Este unul dintre cele mai usoare metale.
7. Titanul se poate topi doar la temperaturi de peste 3200 de grade.
8. Fierbe la o temperatură de 3300 de grade.
9. Titanul are o culoare argintie.

Istoria descoperirii titanului

Metalul, care a fost numit mai târziu titan, a fost descoperit de doi oameni de știință - englezul William Gregor și germanul Martin Gregor Klaproth. Oamenii de știință au lucrat în paralel și nu s-au intersectat între ei. Diferența dintre descoperiri este de 6 ani.

William Gregor a dat descoperirii sale un nume: manakin.

Peste 30 de ani mai târziu, a fost obținut primul aliaj de titan, care s-a dovedit a fi extrem de fragil și nu a putut fi folosit nicăieri. Se crede că abia în 1925 titanul a fost izolat în formă pură, care a devenit unul dintre cele mai populare metale din industrie.

S-a dovedit că omul de știință rus Kirillov a reușit să extragă titan pur în 1875. A publicat o broșură care detaliază munca sa. Cu toate acestea, cercetările unui rus puțin cunoscut au trecut neobservate.

Informații generale despre titan

Aliajele de titan sunt o salvare pentru mecanici și ingineri. De exemplu, corpul unui avion este fabricat din titan. În timpul zborului, atinge viteze de câteva ori mai mari decât viteza sunetului. Carcasa din titan se încălzește până la temperaturi de peste 300 de grade și nu se topește.

Metalul închide top zece dintre „Cele mai comune metale din natură”. Depozite mari au fost descoperite în Africa de Sud, China și o mulțime de titan în Japonia, India și Ucraina.

Rezerva mondială totală de titani se ridică la peste 700 de milioane de tone. Dacă ratele de producție rămân aceleași, va fi suficient titan pentru încă 150-160 de ani.

Cel mai mare producător de metal cel mai dur din lume este întreprinderea rusă VSMPO-Avisma, care satisface o treime din nevoile lumii.

Proprietățile titanului

1. Rezistenta la coroziune.
2. Rezistenta mecanica ridicata.
3. Densitate scăzută.

Greutatea atomică a titanului este de 47,88 amu, numărul atomic în tabel chimic Mendeleev - 22. În exterior este foarte asemănător cu oțelul.

Densitatea mecanică a metalului este de 6 ori mai mare decât cea a aluminiului, de 2 ori mai mare decât cea a fierului. Se poate combina cu oxigen, hidrogen, azot. Când este asociat cu carbonul, metalul formează carburi incredibil de dure.

Conductivitatea termică a titanului este de 4 ori mai mică decât cea a fierului și de 13 ori mai mică decât cea a aluminiului.

Procesul de extragere a titanului

În țara titanilor un numar mare de Cu toate acestea, extragerea lui din adâncuri costă o grămadă de bani. Pentru producție se folosește metoda iodurii, al cărei autor este considerat a fi Van Arkel de Boer.

Metoda se bazează pe capacitatea metalului de a se combina cu iodul; după descompunerea acestui compus, se poate obține titan pur, fără impurități străine.

Cele mai interesante lucruri din titan:

• proteze în medicină;
• placi pentru dispozitive mobile;
• sisteme de rachete pentru explorarea spatiului;
• conducte, pompe;
• copertine, cornișe, placari exterioare ale clădirilor;
• majoritatea pieselor (șasiu, trim).

Domenii de aplicare a titanului

Titanul este utilizat activ în sfera militară, medicină și bijuterii. I s-a dat numele neoficial „metalul viitorului”. Mulți spun că ajută la transformarea viselor în realitate.

Cel mai dur metal din lume a fost folosit inițial în sfera militară și de apărare. Astăzi, principalul consumator de produse din titan este industria aeronautică.

Titanul este un material de construcție universal. Timp de mulți ani a fost folosit pentru a crea turbine de avioane. În motoarele de avioane, elementele ventilatorului, compresoarele și discurile sunt fabricate din titan.

Designul unui avion modern poate conține până la 20 de tone de aliaj de titan.

Principalele domenii de aplicare a titanului în construcția de aeronave:

• produse de formă spațială (canturi de uși, trape, placari, pardoseli);
• unități și componente care sunt supuse unor sarcini mari (suporturi aripi, tren de aterizare, cilindri hidraulici);
• piese de motor (carcasa, palete compresorului).

Datorită titanului, omul a reușit să treacă prin bariera sonoră și să pătrundă în spațiu. A fost folosit pentru a crea sisteme de rachete cu echipaj. Titan poate rezista la radiațiile cosmice, schimbările de temperatură și viteza de mișcare.

Acest metal are o densitate scăzută, ceea ce este important în industria construcțiilor navale. Produsele din titan sunt ușoare, ceea ce înseamnă că greutatea este redusă, iar manevrabilitatea, viteza și raza de acțiune sunt crescute. Dacă coca unei nave este acoperită cu titan, nu va trebui vopsită timp de mulți ani - titanul nu ruginește apa de mare(rezistență la coroziune).

Cel mai adesea, acest metal este utilizat în construcțiile navale pentru fabricarea motoarelor cu turbină, cazanelor cu abur și țevilor de condensare.

Industria petrolului și a titanului

Găurirea ultra-profundă este considerată o zonă promițătoare pentru utilizarea aliajelor de titan. Pentru a studia și a extrage resursele subterane, este necesar să pătrundem adânc în subteran - peste 15 mii de metri. Țevile de foraj din aluminiu, de exemplu, se vor rupe din cauza propriei gravitații și numai aliajele de titan pot atinge adâncimi cu adevărat mari.

Nu cu mult timp în urmă, titanul a început să fie utilizat în mod activ pentru a crea puțuri pe rafturile mării. Specialiștii folosesc aliaje de titan ca echipamente:

• instalatii de producere a petrolului;
• recipiente de înaltă presiune;
• pompe de adâncime, conducte.

Titanul în sport, medicină

Titanul este extrem de popular în domeniul sportului datorită rezistenței și ușurinței sale. Cu câteva decenii în urmă, o bicicletă era fabricată din aliaje de titan, primul echipament sportiv realizat din cel mai dur material din lume. O bicicletă modernă este formată dintr-un corp de titan, aceeași frână și arcuri de scaun.

În Japonia au fost create crose de golf din titan. Aceste dispozitive sunt ușoare și durabile, dar extrem de scumpe.

Majoritatea articolelor care se află în rucsacul alpiniștilor și călătorilor sunt fabricate din titan - veselă, seturi de gătit, suporturi pentru întărirea corturilor. Pioletele din titan sunt echipamente sportive foarte populare.

Acest metal este la mare căutare în industria medicală. Majoritatea instrumentelor chirurgicale sunt fabricate din titan - ușor și convenabil.

Un alt domeniu de aplicare a metalului viitorului este crearea de proteze. Titanul „se combină” perfect cu corpul uman. Medicii au numit acest proces „rudenie reală”. Structurile de titan sunt sigure pentru mușchi și oase și rareori cauzează reactie alergica, nu sunt distruse de lichidul din organism. Protezele din titan sunt durabile și pot rezista la sarcini fizice enorme.

Titanul este un metal uimitor. Ajută o persoană să atingă înălțimi fără precedent domenii diverse viaţă. Este iubit și venerat pentru puterea, ușurința și anii îndelungați de serviciu.

Cromul este unul dintre cele mai dure metale.

Fapte interesante despre crom

1. Numele metalului provine din cuvântul grecesc „chroma”, care înseamnă vopsea.
2. În mediul natural, cromul nu se găsește în formă pură, ci doar sub formă de minereu de crom de fier, oxid dublu.
3. Cele mai mari zăcăminte de metal sunt situate în Africa de Sud, Rusia, Kazahstan și Zimbabwe.
4. Densitatea metalului – 7200 kg/m3.
5. Cromul se topește la o temperatură de 1907 grade.
6. Fierbe la o temperatură de 2671 de grade.
7. Cromul absolut pur fără impurități se caracterizează prin ductilitate și vâscozitate. Atunci când este combinat cu oxigen, azot sau hidrogen, metalul devine fragil și foarte dur.
8. Acest metal alb-argintiu a fost descoperit de francezul Louis Nicolas Vauquelin la sfârșitul secolului al XVIII-lea.

Proprietățile cromului metalic

Cromul are o duritate foarte mare și poate tăia sticla. Nu este oxidat de aer sau umiditate. Dacă metalul este încălzit, oxidarea va avea loc numai la suprafață.

Se consumă peste 15.000 de tone de crom pur pe an. Compania engleză Bell Metals este considerată lider în producția de crom pur.

Cele mai mari cantități de crom sunt consumate în SUA, Europa de Vest și Japonia. Piața cromului este volatilă, iar prețurile se întind pe o gamă largă.

Domenii de utilizare a cromului

Cel mai adesea folosit pentru a crea aliaje și acoperiri galvanice (cromare pentru transport).

La oțel se adaugă crom, care se îmbunătățește proprietăți fizice metal Aceste aliaje sunt cele mai căutate în metalurgia feroasă.

Cel mai popular grad de oțel este format din crom (18%) și nichel (8%). Astfel de aliaje au o rezistență excelentă la oxidare și coroziune și sunt durabile chiar și la temperaturi ridicate.

Cuptoarele de încălzire sunt fabricate din oțel, care conține o treime de crom.

Ce se mai face din crom?

1. Butoaie de arme de foc.
2. Corpul submarinului.
3. Cărămizi, care sunt folosite în metalurgie.

Un alt metal extrem de dur este wolfram.

Fapte interesante despre wolfram

1. Numele metalului tradus din germană („Wolf Rahm”) înseamnă „spumă de lup”.
2. Este cel mai refractar metal din lume.
3. Tungstenul are o nuanță gri deschis.
4. Metalul a fost descoperit la sfârșitul secolului al XVIII-lea (1781) de către suedezul Karl Scheele.
5. Tungstenul se topește la o temperatură de 3422 de grade, fierbe la 5900.
6. Metalul are o densitate de 19,3 g/cm³.
7. Masa atomică – 183,85, element din grupa VI în sistemul periodic al lui Mendeleev (număr de serie – 74).

Procesul de extracție a tungstenului

Tungstenul aparține unui grup mare de metale rare. De asemenea, include rubidiu și molibden. Acest grup se caracterizează printr-o prevalență scăzută a metalelor în natură și o scară redusă a consumului.

Producția de wolfram constă din 3 etape:

• separarea metalului de minereu, acumularea acestuia în soluție;
• izolarea compusului, purificarea acestuia;
• separarea metalului pur de un compus chimic finit.
• Materiile prime pentru producerea wolframului sunt scheelite și wolframite.

Aplicații ale wolframului

Tungstenul este baza celor mai puternice aliaje. Este folosit pentru a face motoare de avioane, părți ale dispozitivelor electrice de vid și filamente incandescente.
Densitatea mare a metalului face posibilă utilizarea wolframului pentru a crea rachete balistice, gloanțe, contragreutăți și obuze de artilerie.

Compușii pe bază de wolfram sunt utilizați pentru prelucrarea altor metale, în industria minieră (foraj puțuri), vopsele și lacuri și textile (ca catalizator pentru sinteza organică).

Din compuși complecși de tungsten produc:

• fire – utilizate în cuptoare de încălzire;
• benzi, folie, plăci, foi - pentru rulare și forjare plată.

Titanul, cromul și wolframul sunt în fruntea listei „Cele mai dure metale din lume”. Ele sunt utilizate în multe domenii ale activității umane - aviație și rachete, militar, construcții și, în același timp, aceasta nu este întreaga gamă de aplicații ale metalelor.

Majoritatea elementelor din tabelul periodic aparțin metalelor. Ele diferă prin caracteristici fizice și chimice, dar au proprietăți generale: conductivitate electrică și termică ridicată, plasticitate, temperatură pozitivă. Majoritatea metalelor conditii normale solid, există o excepție de la această regulă - mercurul. Cromul este considerat cel mai dur metal.

În 1766, un mineral roșu bogat necunoscut anterior a fost descoperit la una dintre minele de lângă Ekaterinburg. I s-a dat numele de „plumb roșu siberian”. Nume modern Acesta este „crocoit”, PbCrO4. Noul mineral a atras atenția oamenilor de știință. În 1797, chimistul francez Vauquelin, efectuând experimente cu acesta, a izolat un nou metal, numit mai târziu crom.

Compușii de crom sunt viu colorați într-o varietate de culori. Acesta este motivul pentru care și-a primit numele, deoarece în traducere din greacă „crom” înseamnă „vopsea”.

În forma sa pură, este un metal argintiu-albăstrui. Este o componentă esențială a oțelurilor aliate (inoxidabil), oferindu-le rezistență la coroziune și duritate. Cromul este utilizat pe scară largă în galvanizare, pentru a oferi un strat protector frumos, rezistent la uzură și în prelucrarea pielii. Piesele de rachetă, duzele rezistente la căldură etc. sunt realizate din aliaje pe bază. Majoritatea surselor susțin că cromul este cel mai dur metal existent pe pământ. Duritatea cromului (în funcție de condițiile experimentale) ajunge la 700-800 de unități pe scara Brinell.

Cromul, deși este considerat cel mai dur metal de pe pământ, este doar puțin inferior ca duritate față de wolfram și uraniu.

Cum se obține cromul în industrie

Cromul se găsește în multe minerale. Cele mai bogate zăcăminte de minereuri de crom se află în Africa de Sud (Africa de Sud). Există multe minereuri de crom în Kazahstan, Rusia, Zimbabwe, Turcia și în alte țări. Cel mai răspândit este minereul de crom fier Fe (CrO2)2. Din acest mineral, cromul se obține prin arderea în cuptoare electrice peste un strat. Reacția se desfășoară după următoarea formulă: Fe (CrO2)2 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO.

Cel mai dur metal din minereul de crom și fier poate fi obținut în alt mod. Pentru a face acest lucru, mai întâi mineralul este fuzionat cu calcinat