Які самы трывалы метал? Поўны даведнік па трываласці металаў?

Які самы трывалы метал? Поўны даведнік па трываласці металаў

Змест

1. Уводзіны

2. Як мы вызначаем самы трывалы метал

3. 10 самых моцных металаў, ранжыраваных па крытэрыях трываласці

4. Тытан супраць вальфраму супраць сталі. Падрабязней

5. Прымяненне трывалых металаў

6. Міфы пра самы трывалы метал

7. Выснова

8. Часта задаваныя пытанні

1. Уводзіны

Калі людзі пытаюцца, які метал самы трывалы, адказ залежыць ад таго, як мы вызначаем трываласць. Ці маем мы на ўвазе трываласць на расцяжэнне, мяжу цякучасці, цвёрдасць ці ўдаратрываласць? Розныя металы паводзяць сябе па-рознаму ў залежнасці ад тыпу прыкладзенай сілы або напружання.

У гэтым артыкуле мы разгледзім, як вызначаецца трываласць у матэрыялазнаўстве, якія металы лічацца самымі моцнымі ў розных катэгорыях і як яны выкарыстоўваюцца ў такіх галінах, як аэракасмічная прамысловасць, будаўніцтва, абарона і медыцына.

2. Як мы вызначаем самы трывалы метал

Трываласць металаў — гэта не універсальнае паняцце. Яе трэба ацэньваць на аснове некалькіх тыпаў механічных уласцівасцей. Асноўныя крытэрыі ўключаюць наступнае:

Трываласць на расцяжэнне
Трываласць на расцяжэнне вымярае максімальнае напружанне, якое метал можа вытрымаць пры расцяжэнні да разрыву.

Мяжа цякучасці
Мяжа цякучасці адносіцца да ўзроўню напружання, пры якім метал пачынае дэфармавацца незваротна.

Трываласць на сціск
Гэта паказвае, наколькі добра метал супраціўляецца сцісканню або раздушванню.

Цвёрдасць
Цвёрдасць вымярае ўстойлівасць да дэфармацыі або драпін. Звычайна яна вымяраецца з дапамогай шкалы Мооса, Вікерса або Роквела.

Ударная вязкасць
Гэта ацэньвае, наколькі добра метал паглынае энергію і супраціўляецца разбурэнню пры раптоўных ударах.

У залежнасці ад таго, якой уласцівасці вы аддаеце перавагу, самы трывалы метал можа адрознівацца.

3. 10 самых трывалых металаў у свеце

Ніжэй прыведзены спіс металаў і сплаваў, ранжыраваных у залежнасці ад іх паказчыкаў у катэгорыях, звязаных з трываласцю.

1. Вальфрам
Трываласць на расцяжэнне ад 1510 да 2000 МПа
Мяжа цякучасці ад 750 да 1000 МПа
Цвёрдасць па шкале Мооса 7,5
Прымяненне Аэракасмічныя кампаненты, радыяцыйная абарона

2. Мартэнзійная сталь
Трываласць на расцяжэнне больш за 2000 МПа
Мяжа цякучасці 1400 МПа
Цвёрдасць па шкале Мооса каля 6
Прымяненне Інструментальная тэхніка, абарона, аэракасмічная прамысловасць

3. Тытанавыя сплавыTi-6Al-4V
Трываласць на расцяжэнне 1000 МПа або больш
Мяжа цякучасці 800 МПа
Цвёрдасць па Моосу 6
Прымяненне: самалёты, медыцынскія імплантаты

4. Хром
Трываласць на расцяжэнне да 700 МПа
Мяжа цякучасці каля 400 МПа
Цвёрдасць па шкале Мооса 8,5
Прымяненне Гальванічная апрацоўка, тэмпературна-высокатэмпературныя сплавы

5. ІнконельСуперсплав
Трываласць на расцяжэнне 980 МПа
Мяжа цякучасці 760 МПа
Цвёрдасць па Моосу каля 6,5
Прымяненне Рэактыўныя рухавікі, марскія прымяненні

6. Ванадый
Трываласць на расцяжэнне да 900 МПа
Мяжа цякучасці 500 МПа
Цвёрдасць па шкале Мооса 6,7
Прымяненне Інструментальныя сталі, дэталі для рэактыўных рухавікоў

7. Осмій
Трываласць на расцяжэнне каля 500 МПа
Мяжа цякучасці 300 МПа
Цвёрдасць па Моосу 7
Прымяненне Электрычныя кантакты, аўтаручкі

8. Тантал
Трываласць на разрыў 900 МПа
Мяжа цякучасці 400 МПа
Цвёрдасць па шкале Мооса 6,5
Прымяненне Электроніка, медыцынскія прыборы

9. Цырконій
Трываласць на расцяжэнне да 580 МПа
Мяжа цякучасці 350 МПа
Цвёрдасць па шкале Мооса 5,5
Прымяненне Ядзерныя рэактары

10. Магніевыя сплавы
Трываласць на расцяжэнне 350 МПа
Мяжа цякучасці 250 МПа
Цвёрдасць па шкале Мооса 2,5
Прымяненне Лёгкія канструкцыйныя дэталі

4. Тытан супраць вальфраму супраць сталі. Больш уважлівы погляд.

Кожны з гэтых металаў мае свае ўнікальныя моцныя і слабыя бакі.

Вальфрам
Вальфрам мае адну з самых высокіх трываласцяў на расцяжэнне і найвышэйшую тэмпературу плаўлення сярод усіх металаў. Ён надзвычай шчыльны і добра працуе пры высокіх тэмпературах. Аднак у чыстым выглядзе ён далікатны, што абмяжоўвае яго выкарыстанне ў канструкцыйных вырабах.

Тытан
Тытан вядомы сваім выдатным суадносінамі трываласці і вагі і натуральнай каразійнай устойлівасцю. Хоць ён і не самы трывалы ў сырам выглядзе, ён прапануе баланс трываласці, вагі і даўгавечнасці, ідэальны для выкарыстання ў аэракасмічнай і біямедыцынскай галінах.

Сталёвыя сплавы
Сталь, асабліва ў легаваных формах, такіх як мартэнзінавая або інструментальная сталь, можа дасягнуць вельмі высокіх межаў цякучасці і расцяжэння. Сталь таксама шырока даступная, лёгка апрацоўваецца і зварваецца, і эканамічна эфектыўная для будаўніцтва і вытворчасці.

5. Прымяненне трывалых металаў

Трывалыя металы неабходныя ў многіх сучасных галінах прамысловасці. Іх прымяненне ўключае наступнае:

Аэракасмічная і авіяцыйная галіны
Тытанавыя сплавы і інконель выкарыстоўваюцца ў канструкцыях самалётаў і рухавікоў дзякуючы высокаму суадносінам трываласці да вагі і цеплаўстойлівасці.

Будаўніцтва і інфраструктура
Высокатрывалыя сталі выкарыстоўваюцца ў мастах, хмарачосах і іншых канструкцыйных элементах.

Медыцынскія прылады
Тытан пераважнейшы для хірургічных імплантатаў з-за яго біясумяшчальнасці і трываласці.

Марское і падводнае машынабудаванне
Інконель і цырконій выкарыстоўваюцца ў глыбакаводных і марскіх умовах дзякуючы сваёй устойлівасці да карозіі і ціску.

Абароны і ваенных
Вальфрам і высакаякасныя сталі выкарыстоўваюцца ў бранябойных боепрыпасах, брані транспартных сродкаў і кампанентах аэракасмічнай абароны.

6. Міфы пра самы трывалы метал

Існуе шмат памылковых уяўленняў наконт трывалых металаў. Ніжэй прыведзены некалькі распаўсюджаных:

Міф: нержавеючая сталь — самы трывалы метал
Нержавеючая сталь шырока выкарыстоўваецца дзякуючы сваёй каразійнай устойлівасці, але яна не самая трывалая з пункту гледжання мяжы цякучасці або расцяжэння.

Міф: тытан ва ўсіх выпадках мацнейшы за сталь
Тытан лягчэйшы і вельмі ўстойлівы да карозіі, але некаторыя сталі пераўзыходзяць яго па абсалютнай мяжы трываласці на расцяжэнне і мяжы цякучасці.

Міф: чыстыя металы мацнейшыя за сплавы
Большасць самых трывалых матэрыялаў насамрэч з'яўляюцца сплавамі, якія распрацаваны для аптымізацыі пэўных уласцівасцей, якіх часта не хапае чыстым металам.

7. Заключэнне

Найбольш трывалы метал залежыць ад вашага вызначэння трываласці і меркаванага прымянення.

Вальфрам часта з'яўляецца самым моцным матэрыялам з пункту гледжання трываласці на расцяжэнне і цеплаўстойлівасці.
Тытан ззяе, калі вага з'яўляецца крытычным фактарам.
Сталёвыя сплавы, асабліва мартэнсітна-сталёвыя і інструментальныя сталі, прапануюць баланс трываласці, кошту і даступнасці.

Пры выбары металу для любога прымянення важна ўлічваць усе адпаведныя фактары эксплуатацыйных характарыстык, уключаючы механічную трываласць, вагу, каразійную ўстойлівасць, кошт і апрацоўваемасць.

8. Часта задаваныя пытанні

Ці алмаз мацнейшы за вальфрам
Алмаз цвярдзейшы за вальфрам, але ён не з'яўляецца металам і можа стаць далікатным пры ўдары. Вальфрам мае большую трываласць і трываласць на разрыў.

Чаму вальфрам такі моцны
Вальфрам мае шчыльна ўпакаваную атамную структуру і моцныя атамныя сувязі, што надае яму непераўзыдзеную шчыльнасць, цвёрдасць і тэмпературу плаўлення.

Ці сталь мацнейшая за тытан
Так, некаторыя сталі мацнейшыя за тытан па мяжы трываласці на расцяжэнне і цякучасці, хоць тытан мае лепшае суадносіны трываласці да вагі.

Які самы трывалы метал выкарыстоўваецца ў войску
Вальфрамавая і мартэнзінатрывалая сталь выкарыстоўваюцца ў абароннай галіне дзякуючы сваёй здольнасці вытрымліваць высокія нагрузкі і ўдары.

Ці магу я купіць самы трывалы метал для асабістага карыстання
Так, вальфрам, тытан і высокатрывалыя сталі камерцыйна даступныя ў прамысловых пастаўшчыкоў, хоць яны могуць быць дарагімі ў залежнасці ад чысціні і формы.