Міцний метал. Створено найзносостійкіший металевий сплав у світі. Легкий міцний метал сріблясто-білого кольору

Наш світ сповнений дивовижних фактів, які цікаві безлічі людей. Не виняток і властивості різних металів. Серед цих елементів, яких у світі налічується 94, є пластичні і ковкі, є також з високою електропровідністю або з великим коефіцієнтом опору. У цій статті йдеться про найтвердіші метали, а також про їх унікальні властивості.

Першість у переліку металів, що відрізняються найбільшою твердістю, займає іридій. Його відкрив на початку XIX століття хімік із Англії Смітсон Теннант. Іридій має такі фізичні властивості:

• має сріблясто-білий колір;
• температура його плавлення - 2466 про;
• температура кипіння – 4428 про;
• опір - 5,3 · 10-8 Ом · м.

Оскільки іридій є найтвердішим металом на планеті, він важко піддається обробці. Але його все ж таки застосовують у різних промислових сферах. Наприклад, з нього виготовляються невеликі кульки, які використовуються в пір'їні для ручок. З іридію виготовляють комплектуючі до космічних ракет, деякі деталі для автомобілів та інше.

У природі трапляється дуже мало іридію. Знахідки цього металу є своєрідним свідченням того, що в місці, де він був виявлений, падали метеорити. Ці космічні тіла містять значну кількість металу. Вчені вважають, що наша планета також багата на іридій, але його поклади знаходяться ближче до ядра Землі.

Друга позиція у нашому списку дістається рутенію. Відкриття цього інертного металу сріблястого кольору належить російському хіміку Карлу Клаусу, яке було зроблено у 1844 році. Цей елемент відноситься до платинової групи. Він рідкісний метал. Вченим вдалося встановити, що всього на планеті є приблизно 5 тис. тонн рутенію. На рік вдається видобути приблизно 18 тонн металу.

Через обмежену кількість і високу вартість рутеній рідко застосовується в промисловості. Його використовують у таких випадках:

• його невелику кількість додають до титану, щоб поліпшити корозійні властивості;
• з його сплаву з платиною роблять електричні контакти, що відрізняються високою стійкістю;
• рутений часто використовують як каталізатор для хімічних реакцій.

Відкритому в 1802 р. металу, названому танталом, дістається третє місце в нашому списку. Його виявив шведський хімік А. Г. Екеберг. Довгий час вважалося, що тантал тотожний ніобію. Але німецькому хіміку Генріху Розі вдалося довести, що це два різні елементи. Виділити тантал у чистому вигляді зміг вчений Вернер Болтон із Німеччини у 1922 році. Це дуже рідкісний метал. Найбільше покладів танталової руди було виявлено у Західній Австралії.

Завдяки своїм унікальним властивостям тантал є дуже затребуваним металом. Він застосовується у різних сферах:

• у медицині з танталу виготовляють дріт та інші елементи, які можуть скріплювати тканини та навіть виступати замінником кістки;
• сплави з цим металом стійкі до агресивного середовища, завдяки чому вони використовуються при виготовленні авіакосмічної техніки та електроніки;
• тантал також застосовують створення енергії в атомних реакторах;
• елемент широко застосовується у хімічній промисловості.

Одним із найтвердіших металів є і хром. Його відкрили у Росії 1763 року у родовищі Північного Уралу. Він має блакитно-білий колір, хоча трапляються випадки, що його вважають чорним металом. Хром не можна назвати рідкісним металом. Його покладами багаті такі країни:

• Казахстан;
• Росія;
• Мадагаскар;
• Зимбабве.

Родовища хрому є й інших державах. Цей метал широко застосовується у різних галузях металургії, науки, машинобудування та інших.

П'ята позиція у списку найтвердіших металів дісталася берилію. Його відкриття належить хіміку Луї Нікола Воклену із Франції, яке було зроблено у 1798 році. Цей метал має сріблясто-білий колір. Незважаючи на свою твердість, берилій є крихким матеріалом, що ускладнює його обробку. Його застосовують для створення високоякісних гучномовців. Він застосовується для створення реактивного палива, вогнетривких матеріалів. Метал широко використовується при створенні аерокосмічної техніки та лазерних установок. Він також застосовується в атомної енергетикита при виготовленні рентгенотехніки.

До списку найтвердіших металів також входить осмій. Він є елементом, що входить до платинової групи, і за своїми властивостями схожий на іридій. Цей тугоплавкий метал стійкий до впливів агресивного середовища, мають велику щільність і погано піддається обробці. Відкрив його вчений Смітсон Теннант з Англії у 1803 році. Цей метал широко застосовується у медицині. З нього виготовлені елементи електрокардіостимуляторів, він також застосовується при створенні легеневого клапана стовбура. Він широко застосовується також у хімічній промисловості та у військових цілях.

Перехідному сріблястому металу ренію дістається сьома позиція у нашому списку. Припущення про існування цього елемента було зроблено Д. І. Менделєєвим у 1871 році, а відкрити його вдалося хімікам з Німеччини у 1925 році. Вже через 5 років після цього вдалося налагодити видобуток цього рідкісного, міцного та тугоплавкого металу. На той час протягом року вдавалося отримати 120 кг ренію. Наразі кількість щорічного видобутку металу збільшилася до 40 тонн. Він застосовується для каталізаторів. З нього також виготовляють електричні контакти, здатні самоочищатися.

Сріблясто-сірий вольфрам є не лише одним з найбільш твердих металів, він також лідирує за тугоплавкістю. Його вдається розплавити тільки при температурі 3422 о С. Завдяки такій властивості він використовується для створення елементів розжарювання. Сплави з цього елемента мають високу міцність і часто застосовуються у військових цілях. Вольфрам також використовується для виробництва хірургічних інструментів. З нього також виготовляють контейнери, в яких зберігають радіоактивні матеріали.

Одним із найбільш твердих металів є уран. Його відкрив у 1840 році хімік Пеліго. Великий внесок у вивчення властивостей цього металу зробив Д. І. Менделєєв. Радіоактивні властивості урану було виявлено вченим А. А. Беккерелем у 1896 році. Тоді хімік із Франції виявлені випромінювання металу назвав променями Беккереля. Уран часто зустрічається у природі. Країнами, що мають найбільші родовища уранової руди, є Австралія, Казахстан та Росія.

Заключне місце у десятці твердих металів дістається титану. Вперше цей елемент у чистому вигляді вдалося здобути хіміку Й. Я. Берцеліуса зі Швеції в 1825 році. Титан є легким металомсріблясто-білого кольору, який відрізняється високою міцністю та стійкістю до корозії та механічних впливів. Сплави з титану застосовуються у багатьох галузях машинобудування, медицини та хімічної промисловості.

В96Ц3п.ч.-Т12(1965-1 ) – надміцний сплав (σ в≥600–645 МПа), рекомендується замість високоміцних сплавів В95о.ч./п.ч. у вигляді катаних та пресованих напівфабрикатів для верхніх обшивок крила, балок, стійок та інших елементів, особливо у стиснутих зонах планера перспективних літакових конструкцій. Розроблено спеціальний
режим триступеневого старіння (Т12), який забезпечує високий рівеньміцності (Т1) та корозійної стійкості, близької до стійкості у стані Т2.

Листи зі сплаву В96Ц3п.ч. перспективні для створення високоміцних шаруватих металополімерних, біметалічних та гібридних матеріалів.

В96Ц3-T1(1965) - Конструкційний матеріал для корпусів ракетної техніки.

1933 - сучасний кувальний сплав, застосовується в термічно обробленому стані за режимами Т2 і Т3 (σ >500/440 МПа), з підвищеною тріщиностійкістю ( K 1з>34 МПа√м), використовується виготовлення силових деталей внутрішнього набору планера літака (шпангоутів, фітингів, балок, лонжеронів) у літаках ЗАТ «ГСС», АНТК «Антонов», ВАТ «ОКБ “Сухого”», ВАТ «Корпорація “Іркут ”». Сплав перевершує за в'язкістю руйнування на 20–30% інші високоміцні метали, зокрема зарубіжні.

R=0,1; K t=2,6).

Розроблено режими малодеформаційного загартування та триступінчастого старіння Т123 та Т122 великогабаритних напівфабрикатів зі сплаву 1933, що забезпечують покращений комплекс міцнісних та ресурсних характеристик у поєднанні зі зниженим у 1,5–3 рази рівнем
загартованих напруг, що дозволяє зменшити повідці і викривлення складних деталей при механічної обробки.

В-1963- Перспективний високоміцний кувальний сплав ( До 1з>39/43 МПа√м) з підвищеною в'язкістю руйнування ( K 1з>34МПа√м), призначений для масивних сильно навантажених деталей внутрішнього силового набору. Завдяки легуванню малими добавками срібла та скандія вдалося одночасно підвищити характеристики міцності– на 10–20% та втомну довговічність –
у 1,8–2,3 рази порівняно із серійними вітчизняними та зарубіжними сплавами аналогічного застосування.

Сплави 1933 та В-1963 перспективні при впровадженні енергоефективної, ресурсозберігаючої технології ізотермічного точного штампування для виготовлення масивних деталей.

* Малоциклова втома (при max =157 МПа; ƒ=5 Гц; R=0,1; K t=2,6).

В95о.ч., В95п.ч., 1973 (σ в ≥500–540 МПа) – сучасні базові високоміцні сплави, що застосовуються у вигляді широкої номенклатури катаних (плит, листів)
та пресованих (профілі, смуги, панелі) напівфабрикатів у різних станах (Т1, Т2, Т3) для обшивок крила, стрингерів (гнутих листових та пресованих) та інших елементів планера літаків.

Листи зі сплавів В95п.ч./о.ч. з одностороннім плакуванням мають підвищену міцність, опір втоми і технологічність.

Сплави В95п.ч./о.ч.-Т3 також рекомендуються як масивних плит (товщиною до 100 мм) для внутрішнього силового набору (стійок, балок та інших.). Мають високі показники тріщиностійкості ( K 1з >35 МПа√м) .

Тверді метали і сплави є зносостійкими матеріалами, здатними зберігати свої характеристики при підвищених температурах(900-1100 градусів). Вони відомі людині понад сто років.

Загальна характеристика

Тверді сплави виготовляються переважно на основі хрому, танталу, титану, вольфраму з додаванням різної кількості нікелю чи кобальту. При виробництві використовуються міцні карбіди, не схильні до розкладання і розчинення при високій температурі. Твердий сплав може бути литим або спеченим. Карбіди відрізняються крихкістю. У цьому для формування твердого матеріалу їх зерна пов'язують відповідними металами. Як останні виступають залізо, кобальт, нікель.

Литі з'єднання

Твердосплавний інструмент, отриманий вказаним способом, відрізняється високою опірністю до стирання матеріалом заготовки і стружки, що сходить. Вони не втрачають своїх характеристик за температури нагрівання від 750 до 1100 градусів. Встановлено, що виробами, виробленими шляхом плавлення або лиття з додаванням кілограма вольфраму, можна обробити в п'ять разів більше матеріалу, ніж предметами зі сталі швидкого різання при такому ж вмісті W. Одним з недоліків таких сполук виступає їх крихкість. При зменшенні у складі частки кобальту вона підвищується. Швидкість, яку мають твердосплавні різці, в 3-4 рази перевищує показники для сталі.

Спечені матеріали

Вони включають металоподібне з'єднання, пов'язане сплавом або металом. Як основа, як правило, використовується карбід (складний у тому числі) титану або вольфраму, а також танталу, карбонід титану. Рідше під час виготовлення застосовують бориди. Матрицею для утримання зерен матеріалу виступає зв'язка - метал або метал. Як правило, нею є кобальт. Це нейтральний по відношенню до вуглецю елемент. Кобальт не утворює власні карбіди та не руйнує інші. Рідше у зв'язці використовується нікель та його з'єднання з молібденом.

Порівняльна характеристика

Спечені матеріали одержують порошковим методом. Обробка твердих сплавів цього здійснюється лише шліфуванням чи фізико-хімічними методами (лазером, травленням в кислотах, ультразвуком та інші). Литі вироби піддаються гартуванню, відпалу, старінню тощо. Вони призначені для наплавлення на інструмент. Порошкові матеріали прикріплюють за допомогою паяння або механічним способом.

Класифікація

Вона залежить від вмісту карбідів кобальту, танталу, вольфраму та титану. У зв'язку з цим матеріали поділяються на три групи. При позначенні марок з'єднань використовують літери:

1. Карбід вольфраму - "В".
2. Кобальт – "К".
3. Карбід титану – перша "Т".
4. Карбід танталу - друга "Т".

Цифри, вказані після букв, позначають приблизний відсотковий вміст компонентів. Решта у поєднанні (до 100%) - карбід вольфраму. Зазначені в кінці літери позначають зернистість структури: "В" - велика, "М" - дрібна, "ОМ" - особливо дрібна. Промисловість випускає тверді сплави марок ВК (вольфрамові), ТТК (титанотанталовольфрамові) та ТК (титановольфрамові).

Відмінні ознаки

Основні властивості твердих сплавів полягають у їхній високій міцності, зносостійкості. При цьому матеріали відрізняються меншою в'язкістю і теплопровідністю в порівнянні зі сталлю. Це необхідно враховувати під час експлуатації виробів. Вибираючи твердий сплав, необхідно дотримуватись ряду рекомендацій:

1. Вольфрамові вироби у порівнянні з титановольфрамовими відрізняються меншою температурою зварюваності зі сталлю. У зв'язку з цим їх використовують для роботи з чавуном, кольоровими металами та неметалевими матеріалами.
2. Для доцільно використовувати сполуки групи ТК.
3. Твердий сплав марки ТТК має підвищену в'язкість і точність. Його застосовують для роботи зі сталевими поковками, виливками у несприятливих умовах.
4. Чистове і тонке точення з невеликим перерізом стружки забезпечують твердосплавні борфрези з дрібнозернистою структурою і меншим вмістом кобальту.
5. За несприятливих умов та чорнової роботи з матеріалами з ударним навантаженням доцільно використовувати сполуки з високим вмістом кобальту. При цьому вони повинні мати крупнозернисту структуру.
6. Чистова та чернова обробка в процесі безперервного різання здійснюються переважно сполуками із середнім відсотковим вмістом кобальту.

Порошкоподібні матеріали

Вони представлені двома групами: що містять і не містять вольфрам. У першому випадку твердий сплав представлений у вигляді суміші технічного порошкоподібного W і феровольфраму з компонентами, що вуглерожують. Виготовлявся він ще СРСР. Називається цей твердий сплав "вокар". Процес виготовлення матеріалу наступний:

1. Високовідсотковий феровольфрам та технічний порошкоподібний W змішуються з меленим коксом, сажею та іншими аналогічними компонентами.
2. Отримана маса замішується на цукровій патоці чи смолі у густу пасту.
3. З суміші пресуються брикети, які трохи обпікаються. Це необхідно для видалення летких з'єднань.
4. Брикети після випалу розмелюються та просіюються.

Готовий матеріал, таким чином, має вигляд крихких чорних крупинок. Їхня величина - 1-3 мм. Відмінною рисоютаких матеріалів виступає їхня велика насипна вага.

Сталініт

Цей твердий метал не містить вольфраму, що зумовлює його низьку вартість. Він також був винайдений у радянські роки і досить широко використовується у промисловості. Як показала практика, незважаючи на те, що цей твердий сплав не містить вольфраму, він має високі механічні характеристики, в більшості випадків задовольняють технічні вимоги. Сталініт має значні переваги перед вольфрамовими матеріалами. Насамперед це низька (1300-1350 градусів) температура плавлення. Вольфрамові матеріали зазнають змін, лише починаючи з 2700 градусів. Температура плавлення 1300-1350 градусів значно полегшує наплавлення, підвищує її продуктивність. В якості основи сталініту використовується суміш дешевих порошкоподібних феросплавів, феромарганцю та ферохрому. Виготовлення цього матеріалу аналогічне процесу виробництва вольфрамових з'єднань. У сталініті є 16-20% хрому, 13-17% марганцю.

Застосування

У сучасній промисловості тверді сплави набули широкого поширення. При цьому матеріали постійно вдосконалюються. Розвиток цього виробничого сектора здійснюється у двох напрямках. Насамперед покращуються склади сплавів, удосконалюється технологія їх виготовлення. Крім цього, запроваджуються інноваційні способи нанесення з'єднань на вироби. Твердосплавний інструмент сприяє суттєвому підвищенню продуктивності праці. Це забезпечується високою опірністю зносу та теплостійкістю виробів. Подібні характеристики дозволяють здійснювати роботу на швидкостях, що в 3-5 разів перевищують показники для сталі. Такі переваги, наприклад, мають сучасні борфрези. Твердосплавні матеріали, що виготовляються із застосуванням передових технологій (електрохімічних та електрофізичних способів), у тому числі з використанням алмазних заготовок, є сьогодні одними з найбільш затребуваних у промисловості.

Розробки

Сьогодні у вітчизняній промисловості проводяться різноманітні дослідження, що включають глибокий аналіз можливості підвищення характеристик твердих сплавів. Головним чином вони стосуються гранулометричного та хімічного складу матеріалів.

Як досить вдалого прикладуостанні кілька років можна навести з'єднання групи ТСН. Такі сплави спеціально розроблені для вузлів тертя, що працюють в агресивному кислотному середовищі. Ця група продовжує розробки нових сполук групи ВН, запропонованих Всеросійським НИИТС.

При проведенні досліджень було встановлено, що при зменшенні розміру зерна карбідної фази значно підвищуються такі характеристики, як міцність та твердість сплавів. Використання технологій регулювання та плазмового відновлення гранулометричного складу на сьогоднішній день дозволяють випускати матеріали, величина фракції в яких менша за мікрон. Сплави марки ТСН сьогодні широко використовуються у виробництві вузлів нафтогазових та хімічних насосів.

Російська промисловість

Одним із передових підприємств, зайнятих у сфері виробництва та наукових розробок, виступає Кіровоградський завод твердих сплавів. КЗТС володіє великим власним досвідомщодо впровадження інноваційних технологій у виробництво. Це дозволяє йому займати перші позиції на промисловому ринкуРосії. Підприємство спеціалізується на випуску спечених твердосплавних інструментів та виробів, металевих порошків. Випуск налагоджений із січня 1942 року. Наприкінці 90-х років на підприємстві було проведено модернізацію. Протягом останніх кількох років Кіровоградський завод твердих сплавів спрямовує свою діяльність на випуск удосконалених багатогранних змінних пластин із багатошаровими зносостійкими покриттями. Підприємство займається розробкою нових безвольфрамових складів.

Висновок

Позитивний досвід багатьох промислових підприємствдозволяє припустити, що найближчим часом безвольфрамові сплави не тільки стануть ще популярнішими, а й зможуть замінити інші матеріали, що використовуються для виробництва штампової та різальної продукції, елементів машин, що здійснюють роботу в важких умовах, пристроїв та оснащення. Сьогодні вже створено цілу групу сполук на основі карбонітриду і карбіду титану. Вони використовуються у багатьох виробничих сферах. Широко поширені, зокрема, тверді сплави ТВ4, ЛЦК20, КТН16, ТН50, ТН20. До нових розробок відносять матеріали груп танталу TaC, ніобію NbC, гафнію HfC, титану TiC. Випуск інструментів із застосуванням цих сплавів дозволяє замінити вольфрам відносно дешевими добавками, розширивши, таким чином, номенклатуру сировини, що використовується. Це, своєю чергою, забезпечує випуск виробів, які мають специфічними властивостями, вищими експлуатаційними характеристиками.

Метали використовувалися людиною ще на зорі цивілізації. Одним з перших відомих була мідь, завдяки своїй легкості в обробці та широкій поширеності. Археологи знаходили у процесі розкопок тисячі мідних виробів. Прогрес не стоїть на місці, і невдовзі людство навчилося виробляти міцні сплави, щоб виготовляти зброю та сільськогосподарські інструменти. До цього часу експерименти з металами не припиняються, тому стало можливим виявити, який самий міцний металв світі.

Іридій

Отже, найміцніший метал – це іридій. Отримують його шляхом випадання осаду від розчинення платини у сірчаній кислоті. Після реакції речовина набуває чорний колір, надалі в процесі різних сполук може змінювати колір: звідси і назва, що в перекладі означає "райдуга". Іридій відкрили на початку XIX століття, і з того часу було знайдено всього два способи розчинити його: розплавлений луг та перекис натрію.

Ірідій дуже рідко зустрічається в природі, у складі землі його кількість не перевищує 1 до 1 000 000 000. Внаслідок цього одна унція матеріалу коштує як мінімум 1000 доларів.

Іридій широко застосовується в різних сферахдіяльності людини, особливо у медицині. З нього виробляють очні протези, слухові апарати, електроди для мозку, а також спеціальні капсули, які вживлюють ракові пухлини.

За теорією вчених, така мала кількість речовини говорить про те, що вона має інопланетне походження, а саме, принесене якимось астероїдом.

Інший найміцніший метал у світі, найменування якого походить від назви нашої країни. Вперше його виявили на Уралі. Точніше там знайшли платину, у складі якої російські вчені пізніше виявили новий метал. Це було 200 років тому.

Завдяки своїй красі рутеній нерідко застосовується в ювелірній справі, але не в чистому вигляді, адже він дуже рідкісний.

Рутеній відноситься до благородних металів. Він має не тільки твердість, а й красу. За твердістю він лише трохи поступається кварцу. Але при цьому він дуже крихкий, його легко розфарбувати в порошок або розбити, впустивши з висоти. Крім того, це найлегший і найміцніший метал, його щільність навряд чи становить тринадцять грамів на сантиметр у кубі.

При всьому своєму поганому опорі ударам рутеній чудово протистоїть високим температурам. Щоб його розплавити, необхідно нагріти до 2300 градусів. Якщо це зробити за допомогою електричної дуги, речовина може перейти відразу в газоподібний стан, минувши стадію рідини.

У складі сплавів його застосування надзвичайно широко, навіть у космічній механіці, наприклад, сплави металів рутенію та платини були обрані для виготовлення паливних елементівдля штучних супутниківЗемлі.

Першим Землі цей метал відкрив шведський вчений Екеберг. Але виділити його в чистому вигляді хіміку так і не вдалося, з цим виникли труднощі, тому він отримав назву грецького героя міфів, Тантала. Активно використовуватися тантал почав лише під час Другої світової війни.

Тантал – твердий довговічний метал сріблястого кольору, при звичайній температурі виявляє мало активності, окислюється лише при нагріванні понад 280°С, а плавиться лише за майже 3300 Кельвін.

Незважаючи на свою міцність, тантал досить пластичний, приблизно як золото, і робота з ним не викликає труднощів

Допускається використання танталу як замінник нержавіючих сталей, термін служби може відрізнятися цілих двадцять років.

Також тантал застосовується:

• в авіації для виготовлення жароміцних деталей;
• у хімії у складі антикорозійних сплавів;
• в ядерній енергетиці, оскільки він украй стійкий до пар цезію;
• медицині для виготовлення імплантатів та протезів;
• у обчислювальній техніці для виробництва надпровідників;
• у військовій справі для різноманітних снарядів;
• в ювелірній справі, оскільки при окисленні він може набувати різних відтінків.

Цей метал вважається біогенним, отже здатний позитивно впливати на живі організми. Наприклад, кількість хрому регулює рівень холестерину. Якщо хрому в організмі менше шести міліграмів, це призводить до різкого збільшення холестерину в крові. Отримати іони хрому можна, наприклад, з перловки, каченяти, печінки або буряка.
Хром тугоплавок не реагує на вологу і не окислюється (тільки при нагріванні вище 600°С).

Метал активно використовують для створення хромованих покриттів, зубних коронок.

Цей довговічний метал раніше називався глюцинієм, тому що люди відзначили його солодкуватий смак. Крім того, у цієї речовини ще багато дивовижних властивостей. Він неохоче входить у хімічні реакції. Надзвичайно міцний: досвідченим шляхом встановлено, що берилієвий дріт товщиною в міліметр здатний утримати на вазі дорослу людину. Для порівняння, алюмінієвий дріт витримує лише дванадцять кілограмів.

Берилій дуже отруйний. При попаданні в організм він здатний замінювати магній у кістках, цей стан зветься бериліоз. Він супроводжується сухим кашлем та набряклістю легень, може призвести до смерті. Отруйність, мабуть, єдиний істотний недолік берилію для людини. В іншому ж у нього маса плюсів та маса способів застосування: важка промисловість, ядерне паливо, авіація та космонавтика, металургія, медицина.

Берилій дуже легкий у порівнянні з деякими лужними металами

Цей міцний метал набагато дорожчий, ніж іридій (а поступається лише каліфорнію). Однак застосовується він у таких галузях, де важливішим є результат, ніж витрати на нього: для виробництва медичного обладнання в найкращі світові клініки. Крім того, може використовуватися для виготовлення електричних контактів, деталей вимірювальної техніки та дорогого годинника на кшталт "Ролекс", електронних мікроскопів, військових боєголовок. Завдяки осмію вони стають міцнішими і витримують вищі температури, аж до екстремальних.

Осмій не зустрічається в природі самостійно, тільки в парі з родієм, так що після видобутку має бути завдання розділити їх атоми. Рідше зустрічається осмій у "комплекті" з платиною, міддю та деякими іншими рудами.

На рік на планеті виробляється лише кілька десятків кілограмів речовини

Цей метал має дуже міцну структуру. Сам він білуватого кольору, а при подрібненні на порошок стає чорним. Метал дуже рідкісний і видобувається разом з іншими рудами і мінералами. Концентрація ренію у природі мізерно мала.

Через неймовірну дорожнечу речовина використовується лише у випадках крайньої необхідності. Раніше його сплави завдяки своїй жаростійкості використовувалися в авіації та ракетобудуванні, у тому числі для оснащення надзвукових винищувачів. Саме ця сфера і була основним пунктом світового споживання ренію, зробивши його матеріалом військово-стратегічного призначення.

З ренію роблять нитки розжарювання та пружини для вимірювальних приладів, самоочисні контакти та спеціальні каталізатори, необхідні для отримання бензину. Саме це останніми роками підвищило попит на реній у рази. Світовий ринок готовий буквально битися за цей рідкісний метал.

У всьому світі є лише одне його повноцінне родовище, і воно знаходиться в Росії, друге, набагато менше, - у Фінляндії

Вчені винайшли нову речовину, яка за своїми властивостями може стати міцнішою від відомих металів. Його назвали "Ліквід-метал". Експерименти з ним почалися нещодавно, але він уже зарекомендував себе. Цілком можливо, незабаром "Ліквід-метал" потіснить так добре відомі нам метали.

Коли йдеться про твердий і міцний метал, то у своїй уяві людина відразу ж малює воїна з мечем і в обладунках. Ну чи з шаблею, і обов'язково із дамаської сталі. Але сталь, хоч і міцний, але не чистий метал, її одержують шляхом сплаву заліза з вуглецем та деякими іншими металами-добавками. І при необхідності сталь піддають обробці, щоб змінити її властивості.

Легкий міцний метал сріблясто-білого кольору

За однією версією, метал отримав свою назву від Титанів, могутніх та безстрашних дітей богині Землі Геї. Але за іншою версією срібляста речовина названа на честь королеви фей Титанії.

Титан відкрили німецьку та англійську хіміки Грегор і Клапрот незалежно один від одного з різницею у шість років. Сталося це наприкінці 18 століття. Речовина відразу зайняла місце в періодичній системіМенделєєва. Через три десятиліття було отримано перший зразок металевого титану. І досить довго метал не використовували через його крихкість. Рівно до 1925 року – саме тоді, після низки дослідів, йодидним методом було отримано чистий титан. Відкриття стало справжнім проривом. Титан виявився технологічним, на нього відразу звернули увагу конструктори та інженери. І зараз метал із руди отримують, в основному, магнієтермічний способом, який запропонували у 1940 році.

Якщо торкатися Фізичні властивостітитану, то можна відзначити його високу питому міцність, міцності при високих температурах, невелику щільність та корозійну стійкість. Механічна міцність титану вдвічі вища за міцність заліза і в шість – алюмінію. За високих температур, де легкі сплави вже не працюють (на основі магнію та алюмінію), на допомогу приходять титанові сплави. Наприклад, літак на висоті 20 кілометрів розвиває швидкість втричі вищу, ніж швидкість звуку. І температура його корпусу при цьому близько 300 градусів за Цельсієм. Такі навантаження витримує тільки титановий сплав.

За поширеністю у природі метал посідає десяте місце. Титан видобувають у ПАР, Росії, Китаї, Україні, Японії та Індії. І це далеко не повний список країн.

Титан - міцний та легкий метал у світі

Перелік можливостей застосування металу викликає повагу. Це військова промисловість, остепротези в медицині, ювелірні та спортивні вироби, плати мобільних телефоніві багато іншого. Постійно підносять титан конструктори ракет, авіа, кораблебудування. Навіть хімічна промисловістьне залишила метал поза увагою. Титан відмінний для лиття, адже контури при виливку точні і мають гладку поверхню. Розташування атомів у титані аморфне. І це гарантує високу міцність при розтягуванні, ударну в'язкість, чудові магнітні властивості.

Тверді метали з найбільшою густиною

Іридій відкрили у 1803 році. Виявив метал хімік з Англії Смітсон Теннат, під час дослідження природної платини з Південної Америки. До речі, з давньогрецького «іридія» перекладається як «райдуга».

Найтвердіший метал видобути досить складно, оскільки у природі його майже немає. І часто метал знаходять у метеоритах, що впали на землю. За словами вчених, на нашій планеті вміст іридію має бути набагато більшим. Але через властивості металу – сидерофільності – він знаходиться на самій глибині земних надр.

Іридій досить складно обробити і термічним, і хімічним способом. Метал не входить у реакцію з кислотами, навіть поєднаннями кислот за нормальної температури менше 100 градусів. При цьому речовина схильна до процесів окислення в царській горілці (це суміш соляної та азотної кислот).

Інтерес, як джерело електричної енергії, представляє ізотоп іридію 193 m 2 . Оскільки період напіврозпаду металу становить 241 рік. Знайшов широке застосування іридій у палеонтології та промисловості. Його використовують при виготовленні пір'я для ручок та визначення віку різних шарів землі.

А ось осмій відкрили на рік пізніше за іридію. Цей твердий метал знайшли в хімічному складіосадка платини, яка була розчинена у царській горілці. І назва «осмій» вийшла із давньогрецького слова «пах». Метал не схильний до механічного впливу. При цьому один літр осмію в рази важчий, ніж десять літрів води. Втім, ця властивість поки що залишилася без застосування.

Осмій добувають на американських та російських копальнях. Багато його родовище й у ПАР. Досить часто метал знаходять у залізних метеоритах. Для фахівців цікавить осмій-187, який експортується лише з Казахстану. За його допомогою визначають вік метеоритів. Варто зазначити, що лише один грам ізотопу коштує 10 тисяч доларів.

Ну а використовують осмій у промисловості. І не в чистому вигляді, а у вигляді твердого металу з вольфрамом. Виробляють із речовини лампи розжарювання. Осмій є каталізатором для виготовлення нашатирного спирту. Рідко з металу виготовляють ріжучі частини для потреб хірургії.

Найтвердіший метал із чистих

Назва цього елемента утворена від грецького «колір», адже сам метал славиться різноманітністю забарвлення своїх сполук. Хром досить просто зустріти у природі, він поширений. Знайти метал можна в ПАР, яка з видобутку займає перше місце, а також у Казахстані, Зімбабве, Росії та Мадагаскарі. Є родовища в Туреччині, Вірменії, Індії, Бразилії та на Філіппінах. Фахівці особливо цінують деякі сполуки хрому – це хромистий залізняк та крокоїт.

Найтвердіший метал у світі – вольфрам

Але природна твердість вольфраму в той же час не позбавляє його гнучкості та податливості, що дозволяє виковувати з нього будь-які необхідні деталі. Саме його гнучкість і теплостійкість робить вольфрам ідеальним матеріалом для виплавки. дрібних деталейосвітлювальних приладів та деталей телевізорів, наприклад.

Використовується вольфрам і в серйозніших областях, наприклад, зброєбудуванні - для виготовлення противаг та артилерійських снарядів. Цим вольфрам завдячує високому показнику щільності, що робить його основною речовиною важких сплавів. Щільність вольфраму близька за показником до золота – лише кілька десятих становлять різницю.

На сайті сайт можна прочитати які ж метали є найм'якшими, як їх використовують, і що з них роблять.
Підпишіться на наш канал в Яндекс.Дзен