Mis on kõige tugevam metall? Metallide tugevuse ülim juhend?

Mis on kõige tugevam metall? Metallide tugevuse ülim juhend

Sisukord

1. Sissejuhatus

2. Kuidas me defineerime tugevaimat metalli?

3. 10 tugevaimat metalli tugevuskriteeriumide järgi järjestatud

4. Titaan vs volfram vs teras lähemalt

5. Tugevate metallide rakendused

6. Müüdid tugevaima metalli kohta

7. Kokkuvõte

8. KKK

1. Sissejuhatus

Kui inimesed küsivad, milline on kõige tugevam metall, sõltub vastus sellest, kuidas me tugevust defineerime. Kas me peame silmas tõmbetugevust, voolavuspiiri, kõvadust või löögikindlust? Erinevad metallid toimivad erinevalt, olenevalt rakendatava jõu või pinge tüübist.

Selles artiklis uurime, kuidas materjaliteaduses tugevust defineeritakse, milliseid metalle peetakse erinevates kategooriates kõige tugevamaks ja kuidas neid kasutatakse sellistes tööstusharudes nagu lennundus, ehitus, kaitsetööstus ja meditsiin.

2. Kuidas me defineerime kõige tugevamat metalli

Metallide tugevus ei ole universaalne ja universaalne mõiste. Seda tuleb hinnata mitut tüüpi mehaaniliste omaduste põhjal. Peamised kriteeriumid on järgmised:

Tõmbetugevus
Tõmbetugevus mõõdab maksimaalset pinget, mida metall enne purunemist venitamisel talub.

Saagikuse tugevus
Voolavuspiir viitab pingetasemele, mille juures metall hakkab püsivalt deformeeruma.

Survetugevus
See näitab, kui hästi metall peab vastu kokkusurumisele või muljumisele.

Kõvadus
Kõvadus mõõdab vastupidavust deformatsioonile või kriimustustele. Seda mõõdetakse tavaliselt Mohsi, Vickersi või Rockwelli skaalade abil.

Löögikindlus
See hindab, kui hästi metall energiat neelab ja purunemisele vastu peab ootamatute löökide korral.

Sõltuvalt sellest, millist omadust eelistate, võib tugevaim metall erineda.

3. Maailma 10 tugevaimat metalli

Allpool on nimekiri metallidest ja sulamitest, mis on järjestatud vastavalt nende toimivusele tugevuskategooriates.

1. Volfram
Tõmbetugevus 1510 kuni 2000 MPa
Voolavuspiir 750 kuni 1000 MPa
Mohsi kõvadus 7,5
Rakendused Lennunduskomponendid, kiirguskaitse

2. Martensiitne teras
Tõmbetugevus üle 2000 MPa
Voolavuspiir 1400 MPa
Mohsi kõvadus umbes 6
Rakendused: tööriistad, kaitsetööstus, lennundus

3. TitaanisulamidTi-6Al-4V
Tõmbetugevus 1000 MPa või rohkem
Voolavuspiir 800 MPa
Mohsi kõvadus 6
Rakendused Lennukid, meditsiinilised implantaadid

4. Kroom
Tõmbetugevus kuni 700 MPa
Voolavuspiir umbes 400 MPa
Mohsi kõvadus 8,5
Rakendused Katmine, kõrge temperatuuriga sulamid

5. InconelSupersulam
Tõmbetugevus 980 MPa
Voolavuspiir 760 MPa
Mohsi kõvadus umbes 6,5
Rakendused Reaktiivmootorid, mererakendused

6. Vanaadium
Tõmbetugevus kuni 900 MPa
Voolavuspiir 500 MPa
Mohsi kõvadus 6,7
Rakendused Tööriistaterased, düüsidetailid

7. Osmium
Tõmbetugevus umbes 500 MPa
Voolavuspiir 300 MPa
Mohsi kõvadus 7
Rakendused Elektrilised kontaktid, täitesulepead

8. Tantaal
Tõmbetugevus 900 MPa
Voolavuspiir 400 MPa
Mohsi kõvadus 6,5
Rakendused Elektroonika, meditsiiniseadmed

9. Tsirkoonium
Tõmbetugevus kuni 580 MPa
Voolavuspiir 350 MPa
Mohsi kõvadus 5,5
Rakendused Tuumareaktorid

10. Magneesiumisulamid
Tõmbetugevus 350 MPa
Voolavuspiir 250 MPa
Mohsi kõvadus 2,5
Rakendused Kerged konstruktsioonielemendid

4. Titaan vs volfram vs teras lähemalt

Igal neist metallidest on oma ainulaadsed tugevused ja nõrkused.

Volfram
Volframil on kõigist metallidest üks suurimaid tõmbetugevusi ja kõrgeim sulamistemperatuur. See on äärmiselt tihe ja toimib hästi kõrge temperatuuriga rakendustes. Puhtal kujul on see aga habras, mis piirab selle kasutamist konstruktsioonides.

Titaan
Titaan on tuntud oma suurepärase tugevuse ja kaalu suhte ning loomuliku korrosioonikindluse poolest. Kuigi see pole toormaterjalide poolest kõige tugevam, pakub see tugevuse, kaalu ja vastupidavuse tasakaalu, mis sobib ideaalselt lennunduse ja biomeditsiiniliseks kasutamiseks.

Terasest sulamid
Teras, eriti legeeritud kujul, näiteks martensiit- või tööriistateras, võib saavutada väga kõrge tõmbetugevuse ja voolavuspiiri. Teras on ka laialdaselt saadaval, seda on lihtne töödelda ja keevitada ning see on ehituses ja tootmises kulutõhus.

5. Tugevate metallide rakendused

Tugevad metallid on paljudes tänapäevastes tööstusharudes olulised. Nende rakendused hõlmavad järgmist:

Lennundus ja lennundus
Titaanisulameid ja Inconeli kasutatakse lennukikonstruktsioonides ja mootorites nende kõrge tugevuse ja kaalu suhte ning kuumakindluse tõttu.

Ehitus ja infrastruktuur
Kõrgtugevaid teraseid kasutatakse sildades, pilvelõhkujates ja konstruktsioonielementides.

Meditsiiniseadmed
Titaani eelistatakse kirurgiliste implantaatide jaoks selle biosobivuse ja tugevuse tõttu.

Mere- ja allveetehnika
Inconeli ja tsirkooniumi kasutatakse süvamere- ja avamerekeskkonnas nende korrosiooni- ja rõhukindluse tõttu.

Kaitse ja sõjandus
Volframit ja kõrgekvaliteedilist terast kasutatakse soomustläbistavas laskemoonas, sõidukite soomustes ja lennunduse ja kosmosekaitse komponentides.

6. Müüdid kõige tugevama metalli kohta

Tugevate metallide teemat ümbritseb palju väärarusaamu. Allpool on toodud mõned levinumad:

Müüt Roostevaba teras on kõige tugevam metall
Roostevaba terast kasutatakse laialdaselt oma korrosioonikindluse tõttu, kuid tõmbetugevuse või voolavuspiiri poolest pole see kõige tugevam.

Müüt Titaan on igal juhul terasest tugevam
Titaan on kergem ja väga korrosioonikindel, kuid mõned terased ületavad seda absoluutse tõmbetugevuse ja voolavuspiiri poolest.

Müüt Puhtad metallid on tugevamad kui sulamid
Enamik tugevamaid materjale on tegelikult sulamid, mis on loodud optimeerima spetsiifilisi omadusi, mis puhastel metallidel sageli puuduvad.

7. Kokkuvõte

Tugevaim metall sõltub teie tugevuse määratlusest ja kavandatud rakendusest.

Volfram on sageli kõige tugevam toore tõmbetugevuse ja kuumakindluse poolest.
Titaan särab, kui kaal on kriitilise tähtsusega tegur.
Terasesulamid, eriti martensiit- ja tööriistaterased, pakuvad tasakaalu tugevuse, hinna ja kättesaadavuse vahel.

Metalli valimisel mis tahes rakenduse jaoks on oluline arvestada kõigi oluliste toimivustegurtega, sealhulgas mehaanilise tugevusega, kaaluga, korrosioonikindlusega, maksumusega ja töödeldavusega.

8. Korduma kippuvad küsimused

Kas teemant on tugevam kui volfram
Teemant on volframist kõvem, kuid see ei ole metall ja võib löögi all hapraks muutuda. Volfram on tugevam nii sitkuse kui ka tõmbetugevuse poolest.

Miks on volfram nii tugev
Volframil on tihedalt pakitud aatomistruktuur ja tugevad aatomisidemed, mis annavad sellele võrratu tiheduse, kõvaduse ja sulamistemperatuuri.

Kas teras on titaanist tugevam
Jah, teatud terased on tõmbetugevuse ja voolavuspiiri poolest titaanist tugevamad, kuigi titaanil on parem tugevuse ja kaalu suhe.

Mis on kõige tugevam metall, mida sõjaväes kasutatakse?
Volframit ja martensiitterast kasutatakse kaitsetööstuses nende võime tõttu taluda suurt pinget ja lööke.

Kas ma saan osta kõige tugevamat metalli isiklikuks kasutamiseks?
Jah, volfram, titaan ja ülitugevad terased on tööstuslike tarnijate kaudu kaubanduslikult saadaval, kuigi need võivad puhtuse ja vormi tõttu olla kallid.