המתכות החזקות בעולם: הטופ 10

האם אתה יכול לדמיין מה היה קורה אם אבותינו לא היו מגלים מתכות חשובות כמו כסף, זהב, נחושת וברזל? כנראה שעדיין היינו גרים בבקתות, ומשתמשים באבן ככלי העיקרי שלנו. הכוח של המתכת הוא שמילא תפקיד חשוב בעיצוב העבר שלנו ועכשיו הוא עובד כבסיס שעליו אנו בונים את העתיד.

חלקם רכים מאוד וממש נמסים בידיים, כמו המתכת הפעילה ביותר בעולם... אחרים כל כך קשים שלא ניתן לכופף אותם, לשרוט אותם או לשבור אותם ללא שימוש בציוד מיוחד.

ואם אתה תוהה אילו מתכות הן הקשות והחזקות ביותר בעולם, אנו נענה על שאלה זו תוך התחשבות בהערכות שונות של קשיחותם היחסית של חומרים (סולם המוה, שיטת ברינל), כמו גם פרמטרים כגון:

• המודול של יאנג: לוקח בחשבון את האלסטיות של אלמנט במתח, כלומר את היכולת של אובייקט להתנגד לעיוות אלסטי.
• חוזק התשואה: קובע את חוזק המתיחה המרבי של חומר, שלאחריו הוא מתחיל להפגין התנהגות פלסטית.
• חוזק מתיחה: מתח מכני אולטימטיבי, שלאחריו החומר מתחיל להישבר.

10. טנטלום

למתכת זו שלושה יתרונות בבת אחת: היא עמידה, צפופה ועמידה מאוד בפני קורוזיה. בנוסף, יסוד זה שייך לקבוצת המתכות עקשן כמו טונגסטן. כדי להמיס את הטנטלום תצטרך לבנות מדורה בטמפרטורה של 3,017 מעלות צלזיוס.

טנטלום משמש בעיקר בתחום האלקטרוניקה לייצור קבלים עמידים וכבדים לטלפונים, מחשבים ביתיים, מצלמות ואפילו מכשירים אלקטרוניים במכוניות.

9. בריליום

אבל עדיף לא להתקרב לאיש המתכת החתיך הזה ללא ציוד מגן. מכיוון שבריליום הוא רעיל ביותר ויש לו השפעות מסרטנות ואלרגיות. אם אתה שואף אוויר המכיל אבק או אדי בריליום, אז מתרחשת מחלת בריליום, המשפיעה על הריאות.

עם זאת, בריליום אינו רק מזיק, אלא גם מועיל. לדוגמא, הוסיפו רק 0.5% בריליום לפלדה ותקבלו קפיצים גמישים גם כאשר מביאים אותם לחום אדום. הם יכולים לעמוד במיליארדי מחזורי עומס.

בריליום משמש בתעשייה האווירית ליצירת מגיני חום ומערכות הנחיה, ליצירת חומרים עקשניים. ואפילו צינור הוואקום של ה- LHC עשוי מבריליום.

8. אורנוס

חומר רדיואקטיבי זה באופן טבעי נפוץ מאוד בקרום כדור הארץ, אך מרוכז בתצורות סלע מוצקות מסוימות.

לאחת המתכות הקשות בעולם יש שני שימושים משמעותיים מסחרית - נשק גרעיני וכורים גרעיניים. לפיכך, המוצרים הסופיים של תעשיית האורניום הם פצצות ופסולת רדיואקטיבית.

7. ברזל ופלדה

כחומר טהור, ברזל אינו מוצק בהשוואה למשתתפים אחרים בדירוג. אך בשל עלויות הכרייה המינימליות, הוא משולב לעיתים קרובות עם אלמנטים אחרים לייצור פלדה.

פלדה היא סגסוגת חזקה מאוד של ברזל ואלמנטים אחרים כגון פחמן.זהו החומר הנפוץ ביותר בענפי בנייה, הנדסת מכונות ותעשיות אחרות. וגם אם אין לך מה לעשות איתם, אתה עדיין משתמש בפלדה בכל פעם שאתה חותך אוכל בסכין (אלא אם כן, כמובן, זה קרמי).

6. טיטניום

טיטניום הוא כמעט שם נרדף לקשיחות. יש לו חוזק ספציפי מרשים (30-35 ק"מ), שהוא כמעט כפול מזה של פלדות סגסוגת.

כמתכת עקשן, טיטניום עמיד מאוד בפני חום ושחיקה, מה שהופך אותו לאחד הסגסוגות הפופולריות ביותר. לדוגמא, ניתן לסלק אותו באמצעות ברזל ופחמן.

אם אתה זקוק לבנייה מאוד מוצקה ויחד עם זאת קלה מאוד, אז אין מתכת טובה יותר מטיטניום. זה הופך אותה לבחירה הראשונה ליצירת חלקים שונים במטוסים, רקטות ובניית ספינות.

5. רניום

זה מאוד מתכת נדירה ויקרה, שלמרות שהוא נמצא בטבע בצורתו הטהורה, מגיע בדרך כלל כ"משקל "- תערובת למוליבדניט.

אם חליפת איש הברזל הייתה עשויה מ רניום, היא הייתה יכולה לעמוד בטמפרטורות של 2000 מעלות צלזיוס מבלי לאבד כוח. נשקוט על מה שהיה קורה לאיירון מן עצמו בתוך החליפה אחרי "מופע אש" שכזה.

רוסיה היא המדינה השלישית בעולם מבחינת עתודות טבעיות של רניום. מתכת זו משמשת בתעשייה הפטרוכימית, אלקטרוניקה והנדסת חשמל, כמו גם במנועי מטוסים ורקטות.

4. כרום

בסולם המוה, המודד את עמידותם של יסודות כימיים בפני שריטות, כרום נמצא בחמישייה הראשונה, השני רק לבורון, יהלום וטונגסטן.

כרומיום מוערך בזכות עמידותו בפני קורוזיה הגבוהה וקשיחותו. קל יותר לטפל בו מאשר מתכות מקבוצות פלטינה והוא נפוץ יותר ולכן כרום הוא יסוד פופולרי המשמש בסגסוגות כמו נירוסטה.

ואחת המתכות הקשות ביותר על פני כדור הארץ משמשות בתוספי תזונה. כמובן שלא תיקחו פנימה כרום טהור אלא תרכובת המזון שלו עם חומרים אחרים (למשל כרום פיקולינט).

3. אירידיום

כמו אוסמיום ה"אח "שלו, גם אירידיום שייך למתכות של קבוצת הפלטינה ודומה למראה פלטינה. זה קשה מאוד עקשן. כדי להמיס את האירידיום תצטרך לבנות אש מעל 2000 מעלות צלזיוס.

אירידיום נחשב לאחד המתכות הכבדות ביותר על פני כדור הארץכמו גם אחד האלמנטים העמידים בפני קורוזיה.

2. אוסמיום

"אגוז קשוח" זה בעולם המתכת שייך לקבוצת הפלטינה ובעל צפיפות גבוהה. למעשה, זהו היסוד הטבעי הצפוף ביותר על פני כדור הארץ (22.61 גרם / סמ"ק). מאותה סיבה, אוסמיום אינו נמס עד 3033 מעלות צלזיוס.

כאשר הוא מסגס עם מתכות אחרות מקבוצת פלטינה (כגון אירידיום, פלטינה ופלדיום), ניתן להשתמש בו ביישומים רבים ושונים בהם נדרשת קשיות ועמידות. למשל, ליצור מכולות לאחסון פסולת גרעינית.

1. טונגסטן

המתכת הקשה ביותר שנמצאה בטבע. יסוד כימי נדיר זה הוא גם המתכת הכי עקשן (3422 מעלות צלזיוס).

הוא התגלה לראשונה בצורת חומצה (טונגסטן טריוקסיד) בשנת 1781 על ידי הכימאי השבדי קרל שיילה. מחקר נוסף הוביל שני מדענים ספרדים, חואן חוסה ופאוסטו ד'להויאר, לגילוי חומצה מהמינרל וולפרמיט, שממנו הם בידדו את הטונגסטן עם פחם.

בנוסף לשימוש הנרחב במנורות ליבון, יכולתו של טונגסטן לעבוד בחום קיצוני הופכת אותו לאחד האלמנטים האטרקטיביים ביותר בתעשיית הנשק. במהלך מלחמת העולם השנייה מילאה מתכת זו תפקיד חשוב ביוזמת יחסים כלכליים ופוליטיים בין מדינות אירופה.

טונגסטן משמש גם לייצור סגסוגות קשות ובתעשייה האווירית לייצור חרירי רקטות.

טבלת חוזק מתיחה של מתכות

סגסוגות כנגד מתכות

סגסוגות הן שילובי מתכות והסיבה העיקרית ליצירתן היא השגת חומר חזק יותר. הסגסוגת החשובה ביותר היא פלדה, שהיא שילוב של ברזל ופחמן.

ככל שעוצמת הסגסוגת גבוהה יותר, כך טוב יותר. ופלדה רגילה איננה "אלופה" כאן. נראה כי סגסוגות המבוססות על פלדת ונדיום מבטיחות במיוחד עבור מטלורגיות: כמה חברות מייצרות גרסאות בעלות חוזק מתיחה של עד 5205 מגה פיקסל.

והחומרים החזקים והקשים ביותר של חומרים ביולוגיים כרגע הם סגסוגת טיטניום עם זהב β-Ti3Au.