Das härteste Metall der Welt (Titan, Chrom und Wolfram). Welches Metall ist das härteste und welches das weichste?

Heute werden wir uns die stärksten Metalle der Welt ansehen und ihre Eigenschaften besprechen. Und Titan eröffnet die „Festigkeitsbewertung“.

Nicht das langlebigste?

Der Name des Metalls leitet sich vermutlich vom Namen des antiken griechischen Helden Titan ab. Deshalb assoziieren wir dieses Metall mit Unzerstörbarkeit. Viele halten Titan für das stärkste Metall der Welt. In Wirklichkeit ist dies jedoch bei weitem nicht der Fall.

Reines Titan wurde erstmals 1925 gewonnen. An Neues Material machte durch eine Reihe von Eigenschaften sofort auf sich aufmerksam. Titan wird in der Industrie zunehmend sehr aktiv eingesetzt.

Heute liegt Titan hinsichtlich der Häufigkeit unter den natürlichen Metallen auf Platz 10. IN Erdkruste es enthält etwa 700 Millionen Tonnen. Das heißt, die aktuellen Rohstoffe reichen noch 150 Jahre.

Titan hat hervorragende Eigenschaften. Es ist ein leichtes und langlebiges Metall, das korrosionsbeständig ist. Es lässt sich leicht wärmebehandeln und hat ein breites Anwendungsspektrum. Es interagiert nur beim Erhitzen mit anderen Elementen des Periodensystems. Kommt natürlicherweise in Rutil- und Ilmenit-Erzen vor. Reines Titan wird durch Sintern von Erzen mit Chlor gewonnen.

Es hält enormen Belastungen stand. Das Metall zeichnet sich durch seine hohe Festigkeit und Schlagfestigkeit aus. Es wird bei der Herstellung verwendet Fahrzeug, Raketen und sogar U-Boote. Titan hält dem Druck auch in großen Tiefen stand.

Es ist auch in der medizinischen Industrie beliebt. Darauf basierende Prothesen interagieren nicht mit Körpergewebe und unterliegen keiner Korrosion. Doch im Laufe der Jahre beginnt sie abzunutzen, was Sie dazu zwingt, die Prothese durch eine neue zu ersetzen.

Neue Entwicklungen

Im Jahr 2016 fanden Wissenschaftler einen Weg, die Eigenschaften von Titan zu verbessern und es noch haltbarer zu machen. Das Hauptziel der Forschung besteht darin, ein haltbareres Material zu finden, das mit Körpergewebe kompatibel ist. Und dann erinnerten wir uns an Gold, das seit vielen Jahren in der Prothetik verwendet wird.

Die Legierung aus Titan und Gold erwies sich nach mehreren Versuchen, das ideale Verhältnis der Komponenten zu finden, als unglaublich langlebig. Viermal stärker als andere Metalle, die heute für Prothesen verwendet werden.

Tantal

Eines der stärksten Metalle. Benannt nach dem antiken griechischen Gott Tantalus, der Zeus verärgerte und in die Hölle geworfen wurde. Es hat eine silbrig-weiße Farbe mit einer bläulichen Tönung. Es ist ein charakteristisches Element von granitischem und alkalischem Magma. Es wird zum größten Teil aus dem Mineral Coltan gewonnen große Einlagen die sich in Brasilien und Afrika befinden.

Es wurde bereits 1802 eröffnet. Damals galt es als eine Art Columbium, doch später stellte sich heraus, dass es sich um zwei verschiedene Metalle mit ähnlichen Eigenschaften handelte. Erst 100 Jahre später gelang es, reines Tantal zu gewinnen. Seine Kosten sind heute recht hoch – 150 US-Dollar pro 1 kg Metall.

Tantal ist ein hochschmelzendes Metall mit einer relativ hohen Dichte. Aus chemischer Sicht ist es stabil, da es sich in verdünnten Säuren nicht löst. In Pulverform brennt Tantal gut an der Luft. Wird zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren und Heizgeräten in Vakuumöfen verwendet. Tantalkondensatoren erhöhen die Lebensdauer elektronischer Systeme auf 10-12 Jahre. Bemerkenswert ist, dass sogar Juweliere dafür Verwendung gefunden haben – sie ersetzen Platin.

Festigkeitsprüfungen von Metallen zeigten, dass die Legierung aus Tantal und Wolfram eine nahezu hundertprozentige Festigkeit aufweist.

Osmium ist das sehr...

Osmium ist ein weiteres unglaublich starkes Metall. Es ist auch in der Liste der seltensten und teuersten Exemplare enthalten. Es ist in winzigen Mengen in der Erdkruste vorhanden. Es wird als verstreut eingestuft, das heißt, es verfügt über keine eigenen Vorkommen. Daher ist seine Gewinnung mit enormen Schwierigkeiten verbunden.

Osmium gehört zur Gruppe der Platinmetalle. Die Kosten betragen etwa 10.000 US-Dollar pro Gramm. Im Preis ist es nach künstlichem Kalifornier das zweitgrößte. Es besteht aus mehreren Isotopen, die unglaublich schwer zu trennen sind. Das beliebteste Isotop ist Osmium-187. Der Preis pro Gramm beträgt bis zu 200.000 US-Dollar!

Osmium ist der Rekordhalter für die Dichte unter den Metallen. Darüber hinaus handelt es sich um ein hochfestes Metall. Osmiumhaltige Legierungen werden korrosionsbeständig, fester und langlebiger. Metall wird in seiner reinen Form beispielsweise auch zur Herstellung teurer Füllfederhalter verwendet, die sich praktisch nicht abnutzen und jahrelang schreiben.

Chrom

Chrom, Kobalt und Wolfram sind der Wissenschaft seit 1913 bekannt und werden unter dem gemeinsamen Namen Stellite vereint. Auch bei Temperaturen von 600 Grad Celsius bleiben sie hart.

Dieses Metall kommt hauptsächlich in den tiefen Schichten der Erde vor. Es kommt auch in steinigen Meteoriten vor, die als Analoga unseres Erdmantels gelten. Von industriellem Wert sind nur Chromspinelle. Viele Mineralien, die Chrom enthalten, sind völlig nutzlos. Das reinste Chrom wird durch Elektrolyse konzentrierter wässriger Lösungen oder Elektrolyse von Chromsulfat gewonnen.

Metall in Kombination mit Stahl erhöht die Festigkeit erheblich und erhöht auch die Oxidationsbeständigkeit. Es verbessert die Eigenschaften von Stahl, ohne seine Duktilität zu verringern.

Ruthenium

Es gehört zur Platingruppe und wird als Edelmetall eingestuft. Ihrer Liste zufolge gilt Ruthenium jedoch als das am wenigsten edle... Es wurde 1844 vom Wissenschaftler Karl-Ernst Klaus entdeckt. Bemerkenswert ist, dass der Professor die Ergebnisse seiner Forschung ständig roch und schmeckte. Einmal erlitt er sogar ein Brennen im Mund, als er eine der von ihm entdeckten Rutheniumverbindungen probierte.

Seine Weltreserven betragen heute etwa 5.000 Tonnen. Ruthenium wird seit langem untersucht, viele seiner Eigenschaften sind jedoch noch unbekannt. Das Problem besteht darin, dass noch keine Möglichkeit gefunden wurde, Ruthenium vollständig zu reinigen. Die Verunreinigung von Rohstoffen verhindert die Untersuchung ihrer Eigenschaften. Allerdings sind Mediziner zuversichtlich, dass der Einsatz von Metall im Alltag die Erkrankungshäufigkeit in der Bevölkerung erhöhen kann. Aus diesem Grund löste die Freisetzung des Isotops Ruthenium-106 im Ural eine solche Resonanz in der Presse aus. Schließlich hat Ruthenium-106 radioaktive Eigenschaften.

Gleichzeitig übertraf sein Wert im Jahr 2017 unerwartet alle Platinmetalle.

Iridium ist das stärkste Metall

Iridium hat die höchste Festigkeit. Ja, es hat eine geringere Dichte als Osmium, hat aber den höchsten Festigkeitskoeffizienten. Es wird auch als das seltenste aller Metalle bezeichnet, tatsächlich ist der Gehalt an Astat in der Erdkruste jedoch noch geringer.

Iridium wurde sehr sorgfältig untersucht. 70 Jahre später sind seine Haupteigenschaften – unglaubliche Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit – auf der ganzen Welt bekannt geworden. Heute wird es in vielen Branchen eingesetzt. Der Löwenanteil des Metalls wird von der chemischen Industrie ausgebeutet. Der Rest verteilt sich auf viele andere Bereiche, darunter Medizin und Schmuck. Iridium kombiniert mit Platin ergibt hochwertigen und sehr langlebigen Schmuck.

Mehrere wissenschaftliche Disziplinen (Material- und Metallurgie, Physik, Chemie) untersuchen die Eigenschaften und Eigenschaften von Metallen. Es gibt eine allgemein anerkannte Klassifizierung von ihnen. Allerdings orientiert sich jede der Disziplinen bei ihrem Studium an spezifischen Fachparametern, die in ihrem Interessengebiet liegen. Andererseits vertreten alle Wissenschaften, die sich mit Metallen und Legierungen befassen, den gleichen Standpunkt, dass es zwei Hauptgruppen gibt: Eisen- und Nichteisenmetalle.

Anzeichen von Metallen

Folgende grundlegende mechanische Eigenschaften werden unterschieden:

• Härte – bestimmt die Fähigkeit eines Materials, dem Eindringen eines anderen, härteren Materials zu widerstehen.
• Unter Ermüdung versteht man die Menge und Dauer zyklischer Einwirkungen, denen ein Material standhalten kann, ohne seine Integrität zu verändern.
• Stärke. Es gilt: Wenn Sie eine dynamische, statische oder wechselnde Belastung ausüben, führt dies nicht zu einer Veränderung von Form, Struktur und Abmessungen oder zu einer Beschädigung der inneren und äußeren Integrität des Metalls.
• Plastizität ist die Fähigkeit, die Integrität und die resultierende Form während der Verformung aufrechtzuerhalten.
• Elastizität ist eine Verformung, ohne ihre Integrität unter dem Einfluss bestimmter Kräfte zu zerstören, und auch die Fähigkeit, nach Beseitigung der Belastung in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren.
• Rissbeständigkeit – beeinflusst äußere Kräfte sie bilden sich nicht im Material und die äußere Integrität bleibt erhalten.
• Verschleißfestigkeit – die Fähigkeit, die äußere und innere Integrität bei längerer Reibung aufrechtzuerhalten.
• Viskosität – Aufrechterhaltung der Integrität bei zunehmender körperlicher Belastung.
• Hitzebeständigkeit – Beständigkeit gegen Größen-, Form- und Zerstörungsveränderung bei hohen Temperaturen.

Metallklassifizierung

Zu den Metallen gehören Materialien, die eine Kombination aus mechanischen, technologischen, betrieblichen, physikalischen und chemischen Eigenschaften aufweisen:

• mechanisch bestätigen die Fähigkeit, Verformung und Zerstörung zu widerstehen;
• technologisch zeigen die Fähigkeit an verschiedene Typen wird bearbeitet;
• betriebliche Änderungen spiegeln die Art der Änderungen während des Betriebs wider;
• chemische zeigen Wechselwirkungen mit verschiedenen Substanzen;
• physikalische geben an, wie sich das Material in verschiedenen Feldern verhält – thermisch, elektromagnetisch, gravitativ.

Nach dem Metallklassifizierungssystem werden alle vorhandenen Materialien in zwei volumetrische Gruppen eingeteilt: Eisen und Nichteisen. Auch technologische und mechanische Eigenschaften hängen eng zusammen. Beispielsweise kann die Festigkeit eines Metalls das Ergebnis einer ordnungsgemäßen Verarbeitung sein. Zu diesen Zwecken werden sogenannte Härtungsverfahren und „Alterungsverfahren“ eingesetzt.

Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften hängen eng zusammen, da die Zusammensetzung des Materials alle anderen Parameter bestimmt. Am stärksten sind beispielsweise hochschmelzende Metalle. Eigenschaften, die im Ruhezustand auftreten, werden als physikalisch und unter äußerem Einfluss als mechanisch bezeichnet. Es gibt auch Tabellen zur Klassifizierung von Metallen nach Dichte – Hauptbestandteil, Herstellungstechnologie, Schmelzpunkt und anderen.

Schwarze Metalle

Materialien dieser Gruppe haben die gleichen Eigenschaften: beeindruckende Dichte, hoher Schmelzpunkt und dunkelgraue Farbe. Zum Ersten große Gruppe Eisenmetalle gehören zu den folgenden:

Nichteisenmetalle

Die zweitgrößte Gruppe hat eine geringe Dichte, gute Duktilität, einen niedrigen Schmelzpunkt, vorherrschende Farben (weiß, gelb, rot) und besteht aus folgenden Metallen:

• Lunge – Magnesium, Strontium, Cäsium, Kalzium. In der Natur kommen sie nur in starken Verbindungen vor. Sie werden zur Herstellung von Leichtmetalllegierungen für verschiedene Zwecke verwendet.
• Edel. Beispiele für Metalle: Platin, Gold, Silber. Sie weisen eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit auf.
• Niedrig schmelzende Materialien – Cadmium, Quecksilber, Zinn, Zink. Sie haben einen niedrigen Schmelzpunkt und werden zur Herstellung verschiedener Legierungen verwendet.

Die geringe Festigkeit von Nichteisenmetallen lässt ihre Verwendung in reiner Form nicht zu, daher werden sie in der Industrie in Form von Legierungen eingesetzt.

Kupfer und Kupferlegierungen

In seiner reinen Form hat es eine rosarote Farbe, einen geringen spezifischen Widerstand, eine geringe Dichte, eine gute Wärmeleitfähigkeit, eine ausgezeichnete Duktilität und ist korrosionsbeständig. Es wird häufig als Leiter für elektrischen Strom verwendet. Für technische Zwecke werden zwei Arten von Kupferlegierungen verwendet: Messing (Kupfer mit Zink) und Bronze (Kupfer mit Aluminium, Zinn, Nickel und anderen Metallen). Messing wird zur Herstellung von Blechen, Bändern, Rohren, Drähten, Armaturen, Buchsen und Lagern verwendet. Flach- und Rundfedern, Membranen, diverse Beschläge und Schneckenpaare werden aus Bronze gefertigt.

Aluminium und Legierungen

Dieses sehr leichte Metall hat eine silberweiße Farbe und ist sehr korrosionsbeständig. Es verfügt über eine gute elektrische Leitfähigkeit und Duktilität. Aufgrund seiner Eigenschaften findet es Anwendung in der Lebensmittel-, Leicht- und Elektroindustrie sowie im Flugzeugbau. Aluminiumlegierungen werden im Maschinenbau sehr häufig zur Herstellung kritischer Teile verwendet.

Magnesium, Titan und deren Legierungen

Magnesium ist nicht korrosionsbeständig, es gibt jedoch kein leichteres Metall, das für technische Zwecke verwendet wird. Grundsätzlich wird es Legierungen mit anderen Materialien zugesetzt: Zink, Mangan, Aluminium, die perfekt geschnitten und ziemlich fest sind. Legierungen mit dem Leichtmetall Magnesium werden zur Herstellung von Gehäusen für Kameras, verschiedene Geräte und Motoren verwendet. Titan findet seine Anwendung in der Raketenindustrie sowie im Maschinenbau für die chemische Industrie. Titanhaltige Legierungen zeichnen sich durch eine geringe Dichte, hervorragende mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit aus. Sie eignen sich gut für die Druckbehandlung.

Gleitlegierungen

Solche Legierungen sollen die Lebensdauer reibungsbeanspruchter Oberflächen erhöhen. Sie vereinen die folgenden Eigenschaften des Metalls – gute Wärmeleitfähigkeit, niedriger Schmelzpunkt, Mikroporosität, niedriger Reibungskoeffizient. Zu den Gleitlegierungen zählen solche auf Basis von Blei, Aluminium, Kupfer oder Zinn. Zu den am häufigsten verwendeten gehören:

• babbitt. Es besteht aus Blei und Zinn. Wird bei der Herstellung von Auskleidungen für Lager verwendet, die bei hohen Geschwindigkeiten und Stoßbelastungen betrieben werden.
• Aluminiumlegierungen;
• Bronze;
• Metall-Keramik-Materialien;
• Gusseisen.

Weiche Metalle

Nach dem Metallklassifizierungssystem sind dies Gold, Kupfer, Silber, Aluminium, aber zu den weichsten zählen Cäsium, Natrium, Kalium, Rubidium und andere. Gold ist in der Natur weit verbreitet. Es ist in Meerwasser, dem menschlichen Körper, und kann auch in fast jedem Granitfragment gefunden werden. In seiner reinen Form hat Gold eine gelbe Farbe mit einem Hauch von Rot, da das Metall weich ist – es kann sogar mit dem Fingernagel zerkratzt werden. Unter dem Einfluss der Umwelt wird Gold recht schnell zerstört. Dieses Metall ist für elektrische Kontakte unverzichtbar. Obwohl Silber zwanzigmal häufiger vorkommt als Gold, ist es auch selten.

Wird zur Herstellung von Geschirr verwendet, Schmuck. Auch das Leichtmetall Natrium hat eine weite Verbreitung gefunden und ist in fast allen Branchen, auch in der chemischen Industrie, gefragt – zur Herstellung von Düngemitteln und Antiseptika.

Das Metall ist Quecksilber, obwohl es in flüssigem Zustand vorliegt und daher als eines der weichsten der Welt gilt. Dieses Material wird in der Verteidigungs- und Chemieindustrie verwendet. Landwirtschaft, Elektrotechnik.

Hartmetalle

Die härtesten Metalle kommen in der Natur praktisch nicht vor und sind daher nur sehr schwer zu gewinnen. In den meisten Fällen findet man sie in gefallene Meteoriten. Chrom gehört zu den Refraktärmetallen und ist das härteste der reinsten auf unserem Planeten, außerdem lässt es sich gut bearbeiten.

Wolfram ist ein chemisches Element. Im Vergleich zu anderen Metallen gilt es als das härteste. Hat einen extrem hohen Schmelzpunkt. Trotz seiner Härte lassen sich daraus alle notwendigen Teile schmieden. Aufgrund seiner Hitzebeständigkeit und Flexibilität ist es das am besten geeignete Material zum Schmelzen kleiner Elemente, die in Beleuchtungskörpern verwendet werden. Das feuerfeste Metall Wolfram ist der Hauptbestandteil schwerer Legierungen.

Metalle in der Energie

Metalle, die freie Elektronen und positive Ionen enthalten, gelten als gute Leiter. Dies ist ein recht beliebtes Material, das sich durch Plastizität, hohe elektrische Leitfähigkeit und die Fähigkeit zur einfachen Elektronenabgabe auszeichnet.

Sie werden zur Herstellung von Strom-, Hochfrequenz- und Spezialdrähten, Teilen für Elektroinstallationen, Maschinen und elektrischen Haushaltsgeräten verwendet. Führend bei der Verwendung von Metallen zur Herstellung von Kabelprodukten sind:

• Blei – für höhere Korrosionsbeständigkeit;
• Kupfer – für hohe elektrische Leitfähigkeit, einfache Verarbeitung, Korrosionsbeständigkeit und ausreichende mechanische Festigkeit;
• Aluminium – für geringes Gewicht, Vibrationsfestigkeit, Festigkeit und Schmelzpunkt.

Kategorien eisenhaltiger Sekundärmetalle

Für Eisenmetallabfälle gelten bestimmte Anforderungen. Um Legierungen an Stahlöfen zu schicken, sind bestimmte Verarbeitungsvorgänge erforderlich. Bevor Sie einen Antrag auf Abfalltransport stellen, müssen Sie sich mit den GOST-Eisenmetallen vertraut machen, um deren Kosten zu ermitteln. Schwarzer Sekundärschrott wird in Stahl und Gusseisen eingeteilt. Wenn die Zusammensetzung Legierungszusätze enthält, wird sie in die Kategorie „B“ eingestuft. Zur Kategorie „A“ gehören Kohlenstoffmaterialien: Stahl, Gusseisen, Zusatzstoffe.

Metallurgen und Gießereiarbeiter zeigen aufgrund der begrenzten Primärrohstoffbasis ein aktives Interesse an Sekundärrohstoffen. Die Verwendung von Eisenschrott anstelle von Metallerz ist eine ressourcenschonende und energiesparende Lösung. Recyceltes Eisenmetall wird als Kühlmittel für das Konverterschmelzen verwendet.

Das Anwendungsspektrum von Metallen ist unglaublich breit. Schwarz und Bunt werden in der Bau- und Maschinenindustrie unbegrenzt verwendet. Die Energiewirtschaft kommt ohne Nichteisenmetalle nicht aus. Zur Herstellung von Schmuck werden seltene und kostbare Exemplare verwendet. In der Kunst und Medizin werden sowohl Bunt- als auch Eisenmetalle verwendet. Sie sind aus dem Leben eines Menschen nicht mehr wegzudenken, vom Haushaltsbedarf bis hin zu einzigartigen Instrumenten und Apparaten.

Wenn es um hartes und haltbares Metall geht, stellt man sich in der Vorstellung sofort einen Krieger mit Schwert und Rüstung vor. Na ja, oder mit einem Säbel, und auf jeden Fall aus Damaststahl. Aber Stahl ist zwar langlebig, aber kein reines Metall; er wird durch Legieren von Eisen mit Kohlenstoff und einigen anderen Zusatzmetallen hergestellt. Und bei Bedarf wird der Stahl bearbeitet, um seine Eigenschaften zu verändern.

Leichtes, langlebiges silberweißes Metall

Jeder der Zusatzstoffe, sei es Chrom, Nickel oder Vanadium, ist für eine bestimmte Qualität verantwortlich. Für die Festigkeit wird jedoch Titan hinzugefügt – es werden die härtesten Legierungen erhalten.

Einer Version zufolge erhielt das Metall seinen Namen von den Titanen, den mächtigen und furchtlosen Kindern der Erdgöttin Gaia. Einer anderen Version zufolge ist die silberne Substanz jedoch nach der Feenkönigin Titania benannt.

Titan wurde von den deutschen und englischen Chemikern Gregor und Klaproth unabhängig voneinander im Abstand von sechs Jahren entdeckt. Dies geschah Ende des 18. Jahrhunderts. Die Substanz nahm sofort ihren Platz im Periodensystem von Mendelejew ein. Drei Jahrzehnte später wurde die erste Probe von Titanmetall erhalten. Aufgrund seiner Zerbrechlichkeit wurde das Metall lange Zeit nicht verwendet. Genau bis 1925 wurde nach einer Reihe von Experimenten reines Titan mit der Jodidmethode gewonnen. Die Entdeckung war ein echter Durchbruch. Titan erwies sich als technologisch fortschrittlich und Designer und Ingenieure schenkten ihm sofort Aufmerksamkeit. Und heute wird Metall aus Erzen hauptsächlich durch die 1940 vorgeschlagene Magnesium-Thermal-Methode gewonnen.

Wenn Sie es berühren physikalische Eigenschaften Titan zeichnet sich durch eine hohe spezifische Festigkeit, Festigkeit bei hohen Temperaturen, geringe Dichte und Korrosionsbeständigkeit aus. Die mechanische Festigkeit von Titan ist doppelt so hoch wie die von Eisen und sechsmal höher als die von Aluminium. Bei hohen Temperaturen, bei denen Leichtmetalllegierungen (Magnesium- und Aluminiumbasis) nicht mehr funktionieren, helfen Titanlegierungen. Beispielsweise erreicht ein Flugzeug in einer Höhe von 20 Kilometern eine Geschwindigkeit, die dreimal so hoch ist wie die Schallgeschwindigkeit. Und die Temperatur seines Körpers beträgt etwa 300 Grad Celsius. Nur eine Titanlegierung kann solchen Belastungen standhalten.

In Bezug auf die Häufigkeit in der Natur liegt das Metall an zehnter Stelle. Titan wird in Südafrika, Russland, China, der Ukraine, Japan und Indien abgebaut. Und dies ist keine vollständige Liste der Länder.

Titan ist das stärkste und leichteste Metall der Welt

Die Liste der Einsatzmöglichkeiten von Metall kann sich sehen lassen. Dies sind die Militärindustrie, Osteoprothesen in der Medizin, Schmuck- und Sportprodukte, Leiterplatten Mobiltelefone und vieles mehr. Raketen-, Flugzeug- und Schiffbaukonstrukteure loben Titan ständig. Selbst die chemische Industrie hat das Metall nicht unbeaufsichtigt gelassen. Titan eignet sich hervorragend zum Gießen, da die Konturen beim Gießen präzise sind und eine glatte Oberfläche haben. Die Anordnung der Atome in Titan ist amorph. Und das garantiert hohe Zugfestigkeit, Zähigkeit und hervorragende magnetische Eigenschaften.

Hartmetalle mit höchster Dichte

Zu den härtesten Metallen gehören auch Osmium und Iridium. Dies sind Stoffe aus der Platingruppe; sie haben die höchste, nahezu identische Dichte.

Iridium wurde 1803 entdeckt. Das Metall wurde von einem Chemiker aus England, Smithson Tennat, während einer Untersuchung von natürlichem Platin entdeckt Südamerika. „Iridium“ wird übrigens aus dem Altgriechischen mit „Regenbogen“ übersetzt.

Am meisten hartes Metall Es ist ziemlich schwer zu bekommen, da es in der Natur fast nicht vorkommt. Und oft findet man das Metall in Meteoriten, die auf die Erde fielen. Wissenschaftlern zufolge sollte der Iridiumgehalt auf unserem Planeten viel höher sein. Aufgrund der Eigenschaften des Metalls – Siderophilie – befindet es sich jedoch tief im Erdinneren.

Iridium ist sowohl thermisch als auch chemisch recht schwer zu verarbeiten. Das Metall reagiert nicht mit Säuren, auch nicht mit Säurekombinationen bei Temperaturen unter 100 Grad. Gleichzeitig unterliegt der Stoff Oxidationsprozessen im Königswasser (das ist ein Gemisch aus Salz- und Salpetersäure).

Interesse an der Quelle elektrische Energie, stellt das Isotop von Iridium 193 m 2 dar. Da die Halbwertszeit des Metalls 241 Jahre beträgt. Iridium hat in der Paläontologie und Industrie weit verbreitete Verwendung gefunden. Es wird zur Herstellung von Federkielen und zur Bestimmung des Alters verschiedener Erdschichten verwendet.

Doch Osmium wurde ein Jahr später als Iridium entdeckt. Dieses feste Metall wurde in gefunden chemische Zusammensetzung Sediment aus Platin, das in Königswasser gelöst wurde. Und der Name „Osmium“ kommt vom altgriechischen Wort für „Geruch“. Das Metall unterliegt keiner mechanischen Belastung. Zudem ist ein Liter Osmium um ein Vielfaches schwerer als zehn Liter Wasser. Diese Eigenschaft wurde jedoch noch nicht genutzt.

Osmium wird in amerikanischen und russischen Minen abgebaut. Auch in Südafrika gibt es reiche Vorkommen. Sehr oft findet man das Metall in Eisenmeteoriten. Für Fachleute interessant ist Osmium-187, das nur aus Kasachstan exportiert wird. Es wird verwendet, um das Alter von Meteoriten zu bestimmen. Es ist erwähnenswert, dass nur ein Gramm des Isotops 10.000 Dollar kostet.

Nun, Osmium wird in der Industrie verwendet. Und zwar nicht in reiner Form, sondern in Form einer harten Legierung mit Wolfram. Hergestellt aus der Substanz von Glühlampen. Osmium ist ein Katalysator bei der Ammoniakproduktion. Schneidteile für den chirurgischen Bedarf werden selten aus Metall hergestellt.

Das härteste reine Metall

Das härteste der reinsten Metalle auf dem Planeten ist Chrom. Es eignet sich gut für die mechanische Bearbeitung. Das bläulich-weiße Metall wurde 1766 in der Nähe von Jekaterinburg entdeckt. Das Mineral wurde damals „Sibirisches Bleirot“ genannt. Sein moderner Name ist Krokoit. Einige Jahre nach der Entdeckung, nämlich 1797, isolierte der französische Chemiker Vauquelin ein neues Metall aus dem bereits feuerfesten Metall. Experten gehen heute davon aus, dass es sich bei der resultierenden Substanz um Chromcarbid handelt.

Der Name dieses Elements leitet sich vom griechischen „Farbe“ ab, da das Metall selbst für die Farbvielfalt seiner Verbindungen bekannt ist. Chrom ist in der Natur recht leicht zu finden und kommt häufig vor. Man findet das Metall in Südafrika, das in der Produktion an erster Stelle steht, sowie in Kasachstan, Simbabwe, Russland und Madagaskar. Vorkommen gibt es in der Türkei, Armenien, Indien, Brasilien und auf den Philippinen. Fachleute legen besonderen Wert auf bestimmte Chromverbindungen – Chromeisenerz und Krokoit.

Das härteste Metall der Welt ist Wolfram

Wolfram ist ein chemisches Element, das im Vergleich zu anderen Metallen das härteste ist. Sein Schmelzpunkt ist ungewöhnlich hoch, höher nur für Kohlenstoff, aber es ist kein metallisches Element.

Aber die natürliche Härte von Wolfram raubt ihm gleichzeitig nicht seine Flexibilität und Biegsamkeit, sodass Sie alle notwendigen Teile daraus schmieden können. Es ist seine Flexibilität und Hitzebeständigkeit, die Wolfram zu einem idealen Material zum Schmelzen kleiner Teile von Beleuchtungskörpern und TV-Teilen machen.

Wolfram wird auch in ernsteren Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Waffenherstellung – zur Herstellung von Gegengewichten und Artilleriegeschossen. Dies verdankt Wolfram seiner hohen Dichte, die es zum Hauptbestandteil schwerer Legierungen macht. Die Dichte von Wolfram kommt der von Gold nahe – nur wenige Zehntel machen den Unterschied aus.

Auf der Website können Sie nachlesen, welche Metalle am weichsten sind, wie sie verwendet werden und was daraus hergestellt wird.
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Das erste Metall, das die Menschheit für wirtschaftliche Zwecke zu nutzen begann, war Kupfer: Es lässt sich leicht verarbeiten, kommt in der Natur recht häufig vor und daher ist es nicht verwunderlich, dass es als Material für die ersten Metallmesser und -äxte diente. Wenig später entdeckten die Menschen, dass sie durch die Zugabe von Zinn zu Kupfer eine viel stärkere Legierung erhalten konnten – Bronze. Und als sie Eisen beherrschten, stellte sich heraus, dass es in seiner reinen Form nicht viel stärker als Kupfer ist, in Kombination mit Kohlenstoff jedoch viel bessere Festigkeitseigenschaften erhält. Mittelalterliche Alchemisten suchten nicht nur nach dem Stein der Weisen, sondern experimentierten auch mit Legierungen und versuchten herauszufinden, welches das härteste Metall der Welt sei. Doch alle Experimente bestätigten: Legierungen sind stärker als reines Metall, egal um welches es sich handelt. Doch wie ist die Lage heute?

Das härteste

Alle haltbarsten „reinen“ Metalle wurden erst recht spät vom Menschen entdeckt. Der Grund ist einfach: Sie kommen viel seltener vor als das Eisen oder Kupfer, das wir gewohnt sind. Zur Bestimmung der Härte von Materialien gibt es mehrere Methoden: Mohs, Vickers, Brinell und Rockwell, deren Daten sich geringfügig unterscheiden. Auf der Mohs-Skala hat Eisen beispielsweise nur einen Wert von 4 und die höchste Härte von Diamant beträgt 10. Und ein Dutzend Metalle, deren Härte 5 Einheiten oder mehr beträgt, sehen so aus:

• Iridium – 5;
• Ruthenium – 5;
• Tantal – 5;
• Technetium – 5;
• Chrom – 5;
• Beryllium – 5,5;
• Osmium – 5,5;
• Rhenium – 5,5;
• Wolfram – 6;
• Uran – 6.

Die meisten dieser „Magnificent Ten“ sind in der Natur äußerst selten (z. B. beträgt die jährliche Produktion von Ruthenium auf der Welt etwa 18 Tonnen und die von Rhenium etwa 40 Tonnen) oder sind radioaktiv, was ihre Verwendung im täglichen Leben erschwert. Und alle von ihnen sind mit sehr hohen Kosten verbunden, mit Ausnahme von Chrom. Es sind die hohe Härte und der relativ niedrige Preis dieses Metalls, die es bei der Herstellung langlebiger Legierungen beliebt machten.

Verwendung der härtesten Metalle

Aufgrund der Tatsache, dass die meisten der härtesten Metalle in der Natur sehr selten vorkommen, werden ihre Festigkeitseigenschaften nicht oder nur äußerst begrenzt nachgefragt, beispielsweise für die Beschichtung von Komponenten und Teilen von Mechanismen, die den höchsten Belastungen ausgesetzt sind. Aber die Verwendung von Rhenium- oder Rutheniumzusätzen bei der Herstellung von Werkzeugstahl oder Panzerungen ist dumm. Es gibt einfach nicht genug dieser Metalle für alles. Daher war Chrom sehr gefragt. Es ist der wichtigste Legierungszusatz und verbessert sowohl die Festigkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit von Legierungen.

Einige der festen Metalle werden in sehr geringen Mengen in der Medizin, bei der Entwicklung der Weltraumtechnologie, als Katalysatoren und in einigen anderen Bereichen verwendet. In diesen Fällen war nicht ihre Härte gefragt, sondern andere damit einhergehende Eigenschaften. Wolfram zum Beispiel, als das feuerfesteste Metall der Welt (Schmelzpunkt +3422 Grad Celsius), findet Anwendung bei der Herstellung von Glühfäden für Beleuchtungsgeräte. Es wird in geringen Mengen zu Legierungen hinzugefügt, die der Einwirkung standhalten müssen hohe Temperatur seit langem – zum Beispiel in der metallurgischen Industrie.

Uranus

Uran ist wie Wolfram das härteste Metall auf der Erde, aber Uran kommt auf unserem Planeten viel häufiger vor und hat daher eine viel breitere Anwendung gefunden. Und seine Radioaktivität störte dies nicht. Am meisten bekannte Anwendung Uran – als „Brennstoff“ in Kernkraftwerken. Es wird auch in der Geologie zur Altersbestimmung verwendet Felsen und in der chemischen Industrie.

Die Festigkeitseigenschaften und das hohe spezifische Gewicht von Uran (es ist 19-mal schwerer als Wasser) waren bei der Herstellung panzerbrechender Munition von Nutzen. Dabei handelt es sich nicht um reines Metall, sondern um dessen abgereicherte Variante, die fast ausschließlich aus dem schwach radioaktiven Isotop Uran-238 besteht. Schwere Kerne aus diesem Metall durchdringen selbst gut gepanzerte Ziele perfekt. Wie schädlich sind die Restwirkungen des Einsatzes solcher Munition? Umfeld und auf den Menschen, ist noch nicht sicher bekannt, da zu diesem Thema noch zu wenig statistisches Material vorliegt.

Wenn Sie sich über das stärkste Metall der Welt wundern, stellen Sie sich wahrscheinlich einen Krieger mit einem riesigen Schwert vor, der alles niedermetzelt, was ihm in den Weg kommt. Am häufigsten wird jedoch Stahl zur Herstellung von Waffen verwendet. Erstens ist es kein Metall, sondern eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, und zweitens ist es bei weitem nicht das haltbarste auf der Erde. Das stärkste Metall der Erde ist Titan.

Der genaue Ursprung des Namens dieser Substanz ist nicht bekannt. Einige glauben, dass es nach Titania benannt wurde, einer Fee aus der germanischen Mythologie. Das Hauptargument der Befürworter dieser Sichtweise ist die Dichte von Titan – das Metall ist nicht nur sehr stark, sondern auch sehr leicht. Eine andere Sichtweise basiert auf der Übereinstimmung des Namens des Metalls mit dem Namen der mächtigen Götter – der Titanen. Unabhängig voneinander entdeckten der Engländer Gregor und der Deutsche Klaptor Ende des 17. Jahrhunderts Titan. Unmittelbar nach der Entdeckung des Metalls wurde es in das Periodensystem aufgenommen. Dort ist er unter der Nummer 22 zu finden.

Titan ist das stärkste Metall der Welt

Anfangs hatte man Probleme mit der Verwendung von Titan, da es (paradoxerweise) sehr zerbrechlich war. Dies lag daran, dass reines Titan, dasselbe starke Metall, erst 1925 isoliert werden konnte. Davor kam es nur in natürlichen Legierungen vor, was es zerbrechlich machte. Heute wird es zur Herstellung von Rüstungen, medizinischen Prothesen und Schmuck verwendet.

Erst kürzlich gaben Wissenschaftler aus Kalifornien bekannt, dass es ihnen gelungen sei, die stärkste Legierung der Welt herzustellen. Darüber hinaus ist diese Legierung möglicherweise die stärkste Substanz der Erde. Es besteht aus Palladium und einer kleinen Menge Silber und anderen Metallen (die genaue Zusammensetzung haben Wissenschaftler noch nicht bekannt gegeben). Hauptmerkmal Der Hauptvorteil der neuen Legierung ist das Fehlen eines Kristallgitters in seiner klassischen Form. Darin sind die Moleküle nicht kristallisiert, sondern eingebettet in eine glasartige Flüssigkeit.

Einer der Erfinder der Legierung, Marios Demitrou, behauptet, dass eine solche Metalllegierung innerhalb eines Jahres in medizinischen Implantaten und als Autoteilen verwendet werden kann. Doch das Hauptproblem der neuen Legierung – ihre hohen Kosten – müssen Wissenschaftler noch lösen. Laut Marios Demitrou hat sein Team bereits mit der Forschung begonnen, die die Kosten der Legierung um mehr als 80 % senken wird.