אתה יכול לדמיין מה היה קורה אם אבות אבותינו לא היו מגלים מתכות חשובות כמו כסף, זהב, נחושת וברזל? כנראה שאנחנו עדיין חיים בבקתות, ואנחנו משתמשים באבן ככלי העיקרי שלנו. כוחה של המתכת מילא תפקיד חשוב בעיצוב העבר שלנו וכעת הוא עובד כבסיס עליו אנו בונים את העתיד.

חלקם רכים מאוד ונמסים בידיים ממש, כמו המתכת הפעילה ביותר בעולם. אחרים הם כה קשים עד שלא ניתן לכופם, לשרוט אותם או לשבור אותם ללא שימוש בציוד מיוחד.

ואם אתם מעוניינים באילו מתכות הן הקשות והעמידות ביותר בעולם, אנו נענה על שאלה זו, תוך התחשבות באומדנים שונים לגבי הקשיות יחסית של חומרים (סולם מוהס, שיטת ברינל), כמו גם פרמטרים כמו:

• המודולוס של יאנג: לוקח בחשבון גמישות של אלמנט שנמצא תחת מתח, כלומר יכולתו של אובייקט להתנגד תחת עיוות אלסטי.
• חוזק תפוקה: קובע את חוזק המתיחה המרבי של חומר, שלאחריו הוא מתחיל להפגין התנהגות רקומית.
• חוזק מתיחה: מתח מתיחה אולטימטיבי שאחריו החומר מתחיל להישבר.

10. טנטלום

למתכת זו שלושה יתרונות בבת אחת: היא עמידה, צפופה ועמידה מאוד בפני קורוזיה. בנוסף, אלמנט זה שייך לקבוצה של מתכות עקשן כמו טונגסטן. כדי להמיס טנטלום תצטרכו להדליק אש בטמפרטורה של 3 017 מעלות צלזיוס.

טנטלום משמש בעיקר בענף האלקטרוניקה לייצור קבלים עמידים וכבדים לטלפונים, מחשבים ביתיים, מצלמות ואפילו למכשירים אלקטרוניים בכלי רכב.

9. בריליום

אבל עדיף לא להתקרב לגבר חתיך ומתכתי זה ללא ציוד מגן. מכיוון שבריליום הוא רעיל ביותר, ובעל השפעה מסרטנת ואלרגית. אם אתה שואף אוויר המכיל אבק או אדי בריליום, אז תתרחש מחלת בריליוזיס המשפיעה על הריאות.

עם זאת, הבריליום אינו רק מזיק, אלא גם טוב. לדוגמה, הוסיפו פלדה רק 0.5% בריליום וקבלו קפיצים שיהיו עמידים גם אם יובאו לחום אדום. הם עומדים במיליארדי מחזורי עומס.

בריליום משמש בתעשיית התעופה והחלל ליצירת מסכים תרמיים ומערכות הדרכה, ליצירת חומרים עקשן. ואפילו צינור הוואקום של קולידר הגדול הגדול עשוי מבריליום.

8. אורנוס

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

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

7. ברזל ופלדה

כחומר טהור, ברזל אינו כה מוצק בהשוואה למשתתפי דירוג אחרים. אך בגלל העלות המינימלית של הכרייה, זה משולב לעתים קרובות עם אלמנטים אחרים לייצור פלדה.

פלדה היא סגסוגת חזקה מאוד של ברזל ואלמנטים אחרים כמו פחמן. זהו החומר הנפוץ ביותר בענפי הבנייה, ההנדסה והתעשיות האחרות. וגם אם אין לך קשר איתם, אתה עדיין משתמש בפלדה בכל פעם שאתה חותך מוצרים עם סכין (אלא אם כן, כמובן, מדובר בקרמיקה).

6. טיטניום

טיטניום כמעט נרדף לחוזק. יש לו חוזק ספציפי מרשים (30-35 ק"מ), שגובהו כמעט כפליים מהמאפיין הדומה של פלדות סגסוגת.

בהיותו מתכת עקשן, טיטניום עמיד מאוד בפני חום ושחיקה, ולכן זהו אחד הסגסוגות הפופולריים ביותר. לדוגמה, זה יכול להיות סגסוגת עם ברזל ופחמן.

אם אתה זקוק לבנייה מאוד מוצקה ובו זמנית קל מאוד למשקל, אז עדיף על מתכת למצוא טיטניום. זה הופך אותו לבחירה מספר אחת ליצירת חלקים שונים בתחום מדע המטוסים ובניית ספינות.

5. רניום

זוהי מתכת נדירה ויקרה מאוד, שלמרות שהיא נמצאת בטבע בצורתה הטהורה, בדרך כלל מגיעה עם "תערובת" של מוליבניט.

אם תחפושת איש הברזל הייתה מיוצרת מרניום, היא הייתה יכולה לעמוד בטמפרטורות של 2000 מעלות צלזיוס ללא אובדן כוח. מה יקרה לאיירון מן עצמו בתוך החליפה אחרי "מופע אש" כזה נשתוק.

רוסיה היא המדינה השלישית בעולם מבחינת שמורות טבע של רניום. מתכת זו משמשת בתעשייה הפטרוכימית, אלקטרוניקה והנדסת חשמל, כמו גם ליצירת מנועי מטוסים ורקטות.

4. כרום

על פי סולם המוהס, המודד את עמידותם של יסודות כימיים לשריטות, כרום נמצא בחמישייה הראשונה, השני רק לבורון, יהלום וטונגסטן.

Chrome מוערך בזכות עמידותו בפני קורוזיה וקשיחות גבוהה. זה קל יותר להתמודד מאשר מתכות בקבוצת פלטינה, יתר על כן, זה נפוץ יותר, ולכן כרום הוא יסוד פופולרי שמשמש בסגסוגות כמו נירוסטה.

ואחת המתכות החזקות ביותר בכדור הארץ משמשת ליצירת תוספי תזונה. כמובן שלא תיקחו כרום טהור בפנים, אלא תרכובת המזון שלו עם חומרים אחרים (למשל, כרום פיקולינט).

3. אירידיום

בדומה לאוסמיום "אחיו", גם אירידיום שייך למתכות בקבוצת הפלטינה, ובמראה דומה לפלטינה. זה קשה מאוד ולא עקשן. כדי להמיס אירידיום תצטרך ליצור מדורה עם טמפרטורות מעל 2000 מעלות צלזיוס.

אירידיום נחשב לאחת המתכות הכבדות ביותר בכדור הארץ, כמו גם לאחד האלמנטים העמידים בפני קורוזיה.

2. אוסמיום

"האום הקשיח" הזה בעולם המתכות שייך לקבוצת הפלטינה ובעל צפיפות גבוהה. למעשה זהו היסוד הטבעי הצפוף ביותר בכדור הארץ (22.61 גרם / ס"מ 3). מאותה סיבה, אוסמיום אינו נמס ל 3033 מעלות צלזיוס.

כאשר היא סגורה במתכות אחרות מקבוצת פלטינה (כגון אירידיום, פלטינה ופלדיום), ניתן להשתמש בה באזורים רבים ושונים בהם יש צורך בקשיות ועמידות. לדוגמה, ליצור מכולות לאחסון פסולת גרעינית.

1. טונגסטן

המתכת העמידה ביותר שקיימת בטבע. אלמנט כימי נדיר זה הוא גם ה עקשן ביותר של מתכות (3422 מעלות צלזיוס).

הוא התגלה לראשונה בצורה של חומצה (טונגסטן טריוקסיד) בשנת 1781 על ידי הכימאי השבדי קארל שיל. מחקר נוסף הוביל שני מדענים ספרדים, חואן חוסה ופאוסטו ד'אנג'אר, לגלות את החומצה מהטונגסטן המינרלית, ממנה הם בודדו לאחר מכן טונגסטן בפחם.

בנוסף לשימוש נרחב במנורות ליבון, יכולתו של טונגסטן לעבוד בחום קיצוני הופכת אותו לאחד האלמנטים האטרקטיביים ביותר לתעשיית הנשק. במהלך מלחמת העולם השנייה מילאה מתכת זו תפקיד חשוב ביוזמת היחסים הכלכליים והפוליטיים בין מדינות אירופה.

טונגסטן משמשת גם לייצור סגסוגות קשות, ובתעשיית האווירית והחלל - לייצור חרירי רקטות.

טבלת חוזק

סגסוגות נגד מתכות

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

ככל שעוצמת הסגסוגת גבוהה יותר, כן ייטב. ופלדה רגילה כאן אינה "אלופה". מבטיחים במיוחד הם סגסוגות מטלורגיה המבוססות על פלדת ונדיום: מספר חברות מייצרות אפשרויות עם חוזק מתיחה של עד 5205 מגה-בתים.

והחומרים העמידים והקשים ביותר מבין ביו תואמים כרגע הוא סגסוגת טיטניום עם זהב β-Ti3Au.

צפו בסרטון: נוקטה סימפלקס פלוס איך לעשות איפוס לקרקע (נוֹבֶמבֶּר 2024).