Apakah logam paling sukar di bumi?

Apabila ia datang kepada logam, kekerasan adalah harta utama yang menentukan kesesuaian mereka untuk pelbagai aplikasi. Tetapi apa sebenarnya logam paling sukar di bumi? Jawapannya tidak semestinya seperti yang mungkin kelihatan, kerana "kekerasan" dapat ditakrifkan dengan cara yang berbeza - seperti rintangan gores, rintangan indentasi, atau kekuatan tegangan. Walau bagaimanapun, satu logam secara konsisten menonjol dari segi kekerasan keseluruhan: tungsten.
Memahami kekerasan dalam logam
Sebelum menyelam mengapa tungsten dianggap logam paling sukar, penting untuk menjelaskan bagaimana kekerasan diukur. Dalam sains bahan, kekerasan biasanya dinilai menggunakan skala seperti skala kekerasan Mohs (untuk rintangan calar) dan skala Vickers atau Rockwell (untuk rintangan lekukan).
• Skala Mohs meletakkan bahan dari 1 (paling lembut, seperti talc) hingga 10 (paling sukar, seperti berlian). Logam umumnya jatuh antara 2 dan 9 pada skala ini.
• Ujian kekerasan Vickers mengukur rintangan bahan kepada lekukan oleh piramid berlian, dengan hasil yang dilaporkan dalam unit kekerasan Vickers (HV). Nilai HV yang lebih tinggi menunjukkan kekerasan yang lebih besar.
Untuk logam, gabungan pengukuran ini - bersama -sama dengan sifat -sifat seperti titik lebur dan kekuatan tegangan - membantu menentukan "kekerasan" mereka secara praktikal. Tungsten cemerlang dalam pelbagai metrik, menjadikannya pesaing utama.
Tungsten: Logam yang paling sukar berlaku secara semula jadi
Tungsten, dengan simbol kimia W dan nombor atom 74, adalah logam langka yang dikenali kerana kekerasannya yang luar biasa. Inilah sebabnya ia mendapat tajuk:
• Kekerasan Mohs: Tungsten berpangkat sekitar 7.5 pada skala Mohs, meletakkannya di atas kebanyakan logam lain. Sebagai perbandingan, keluli biasanya berkisar antara 4 hingga 7, manakala Titanium duduk pada 6.
• Kekerasan Vickers: Tungsten tulen mempunyai kekerasan Vickers kira -kira 343 HV, tetapi apabila dipadamkan dengan logam lain (seperti nikel, besi, atau kobalt), kekerasannya meningkat dengan ketara. Tungsten carbide, sebatian tungsten dan karbon, menawarkan kekerasan Vickers sebanyak 1,800-2,400 hv - menjadikannya salah satu bahan yang paling sukar - bahan berasaskan logam -.
• Titik lebur: Tungsten mempunyai titik lebur tertinggi mana -mana logam, pada 6,192 darjah F (3,422 darjah). Rintangan haba yang melampau ini dikaitkan dengan ikatan atomnya yang kuat, yang juga menyumbang kepada kekerasannya.
• Kekuatan tegangan: Tungsten mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi (tegasan maksimum yang dapat ditahan sebelum pecah), meningkatkan lagi reputasinya sebagai logam tahan lama dan keras.
Bagaimana tungsten dibandingkan dengan logam keras lain​
Walaupun logam lain sukar, tidak ada prestasi keseluruhan Tungsten:
• Chromium: Chromium dikenali dengan kekerasannya (Mohs 8.5) dan sering digunakan untuk menanam logam lain untuk menambah rintangan calar. Walau bagaimanapun, ia rapuh dan kurang serba boleh daripada tungsten dalam aplikasi struktur.
• Titanium: Titanium adalah kuat dan ringan tetapi mempunyai kekerasan Mohs yang lebih rendah (6) dan kekerasan Vickers (kira -kira 200 hv) daripada tungsten.
• Alloy keluli: tinggi - keluli karbon atau keluli alat boleh menjadi sangat sukar, tetapi kekerasan mereka sering dicapai melalui rawatan haba, dan mereka tidak sepadan dengan kekerasan semulajadi dan rintangan haba tungsten.
• Osmium: Osmium adalah logam padat dengan kekerasan Mohs 7, tetapi ia kurang banyak dan lebih rapuh daripada tungsten, mengehadkan penggunaan praktikalnya.
Tungsten Carbide, khususnya, mengatasi banyak logam dan juga beberapa seramik. Ia lebih sukar daripada kebanyakan keluli dan hanya boleh tercalar oleh bahan -bahan seperti berlian atau nitrida boron kubik.
Aplikasi praktikal kekerasan tungsten
Kekerasan Tungsten, digabungkan dengan rintangan dan kekuatan haba, menjadikannya tidak ternilai dalam beberapa industri:
• Pembuatan Alat: Tungsten Carbide digunakan untuk membuat alat pemotongan, bit gerudi, dan sisipan penggilingan. Alat ini boleh memotong bahan keras seperti keluli, konkrit, dan juga logam lain tanpa membosankan dengan cepat.
• Aeroangkasa dan Pertahanan: Tungsten digunakan dalam muncung roket, perisai - amunisi menindik, dan bahagian pesawat yang mesti menahan suhu tinggi dan daya yang melampau.
• Elektronik: Filamen tungsten dalam mentol lampu pijar dan mikroskop elektron bergantung pada keupayaannya untuk menahan lebur pada suhu tinggi.
• Perlombongan dan pembinaan: Tungsten - bit gerudi tip dan bilah saw adalah penting untuk penggerudian ke dalam batu dan konkrit.
Batasan tungsten
Walaupun kekerasannya, Tungsten mempunyai kelemahan. Tungsten tulen rapuh pada suhu bilik, menjadikannya sukar untuk mesin. Untuk mengatasinya, ia sering diiktiraf dengan logam lain (seperti nikel atau besi) untuk meningkatkan kemuluran semasa mengekalkan kekerasan. Tungsten juga jarang dan mahal, yang mengehadkan penggunaannya dalam aplikasi kos rendah -.
Adakah terdapat "logam" yang lebih sukar?
Perlu diingat bahawa beberapa lelaki - bahan -bahan yang dibuat lebih sukar daripada tungsten tetapi bukan logam tulen. Contohnya:
• Tungsten Carbide: Seperti yang disebutkan, ini adalah sebatian (bukan logam tulen) tetapi sering dikelompokkan dengan logam dalam konteks praktikal kerana sifat logamnya.
• Logam amorf (gelas logam): Ini mempunyai struktur atom yang tidak teratur dan boleh menjadi sangat sukar, tetapi mereka tidak semulajadi berlaku dan dihasilkan dalam makmal.
• Logam Nanostructured: Logam yang direka bentuk di nanoscale boleh meningkatkan kekerasan, tetapi mereka sintetik dan tidak dijumpai dalam alam semula jadi.
Di antara logam tulen yang semulajadi, tungsten tetap menjadi yang paling sukar.
Kesimpulan
Logam paling sukar di bumi adalah tungsten. Kombinasi kekerasan Mohs yang tinggi, kekerasan Vickers, rintangan haba, dan kekuatan tegangan membezakannya daripada logam lain. Apabila aloi dengan karbon untuk membentuk karbida tungsten, ia menjadi lebih sukar, menjadikannya ruji dalam alat perindustrian dan aplikasi prestasi tinggi -. Walaupun logam dan manusia lain - membuat bahan -bahan boleh menyaingi kekerasannya di kawasan tertentu, sifat semulajadi dan fleksibiliti Tungsten menguatkan statusnya sebagai logam paling sukar di planet ini. Sama ada dalam alat pemotongan, komponen aeroangkasa, atau elektronik, kekerasan Tungsten terus memacu inovasi dalam kejuruteraan dan pembuatan.