قوی ترین فلزات کدامند؟
فلز یک ماده حیاتی در دنیای امروز است. در بخشهای مختلف صنعتی مانند پزشکی ، ساخت و ساز ساختمان ، جواهرات ، پوشاک ، ماشین آلات ، خودرو ، کشاورزی ، امنیت مبلمان و بسیاری موارد دیگر استفاده میشود.فلزات مختلف دارای خواص متفاوتی هستند. یکی از مهمترین ویژگیهایی که در انتخاب فلز برای هر پروژه ای مورد توجه قرار میگیرد، استحکام آن است.
فلزات خاصی در سرتاسر جهان یافت میشوند که ویژگی های برتری نسبت به فلزات آلیاژی استاندارد دارند. قوی ترین فلزات اغلب برای کاربردهای صنعتی استفاده میشوند که به ویژگیهای مفیدی که فقط در فلزات با استحکام بالا یافت میشود نیاز دارند. در این مقاله انواع فلزات با استحکام بالا و تفاوتهای اساسی که آنها را از هم جدا میکند را بررسی میکند.
قوی ترین فلزات
استحکام یک فلز را میتوان به چند دسته طبقه بندی کرد ، از جمله سختی ، مقاومت تسلیم و مقاومت فشاری. این استانداردهای اندازه گیری مقاومت فلز به دقت استحکام کلی یک فلز را میسنجد.
فلزاتی که معمولاً در طبیعت یافت میشوند ، مانند کروم ، تنگستن و تیتانیوم ، ویژگیهای استحکام بسیار خوبی دارند. با این حال ، آنها نمیتوانند با قدرت فلزات ساخته شده مانند فولاد و آلیاژهای اینکونلها مطابقت داشته باشند. آلیاژهای فلزی خالص اغلب از فلز قویتر هستند.
ویژگی های قوی ترین فلزات
عوامل متعددی بر ارزش استحکام یک فلز تأثیر میگذارد. ویژگی هایی مانند کشش ، تسلیم ، مقاومت فشاری و مقاومت به ضربه نرخ کل مقاومت یک فلز را تشکیل میدهند. این مقادیر استحکام اطلاعات مهمی در مورد قدرت کلی فلز را به ما میدهند.
قدرت تسلیم
استحکام تسلیم به توانایی فلز برای مقاومت در برابر تغییر شکل یا خمش دائمی اشاره دارد. قدرت تسلیم در نهایت محدودیت های الاستیک یک ماده را به چالش میکشد. هدف این است که کشف کنیم چه مقدار تنش نیاز دارد تا از نقطه تسلیم ماده تجاوز کند یا چه زمانی ماده با حذف تنش به شکل اولیه خود برنگردد. بنابراین پایین ترین تنشی را که به تغییر شکل دائمی منجر میشود را اندازه گیری میکنند.
مقاومت فشاری
مقاومت فشاری یک آزمایش پذیرفته شده برای مقاومت فشاری تست سختی Mohs (سختی Mohs روشی برای اندازه گیری مقاومت در برابر خراش یک ماده است) است. این آزمایش بر مقیاسی میباشد که مواد معدنی را از 1 تا 10 یا نرم ترین تا سخت ترین درجه بندی میکند. برای آزمایش مقاومت فشاری یک فلز ، یک نیروی خارجی بر فلز فشار وارد میکند و سپس مشخص میکند که ماده تا چه حد میتواند در برابر کاهش اندازه مقاومت کند. تست مقاومت فشاری توانایی فلز را برای مقاومت در برابر فشار اندازه گیری میکند. بنابراین میزان تنش لهیدگی که باعث خرابی میشود را اندازه گیری میکند.
مقاومت به ضربه
استحکام ضربه معیاری است از میزان نیرویی که یک فلز میتواند ترک خوردگی یا شکستگی را تحمل کند. استحکام ضربه نشان میدهد که یک فلز چقدر انرژی نیرومندی را میتواند قبل از شکست جذب کند. بنابراین میزان انرژی ضربه ای که باعث ترک خوردگی یا شکستگی میشود را اندازه گیری میکند.
استحکام کششی
استحکام کششی معیار مستقیم نیروی مورد نیاز برای کشش یا جدا کردن چیزی است. استحکام کششی به طور مستقیم توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تنش را اندازه گیری میکند. ماده ای با استحکام کششی پایین سریعتر از ماده ای با مقاومت کششی بالا جدا میشود. بنابراین میزان مقاومت کشیدگی که باعث خرابی میشود را اندازهگیری میکند.
معرفی قوی ترین فلزات برتر
فلزات با استحکام بالا برای بسیاری از کاربردها بسیار قابل اعتماد هستند، خواه منحصراً در طبیعت یافت شوند یا از طریق طراحی آزمایشگاهی و فرآیندهای آلیاژسازی ساخته شده توسط انسان ساخته شوند. لیست فلزات زیر ویژگیهای مقاومت برتر را ارائه میدهد.
کروم
کروم یک فلز سخت ، براق و خاکستری فولادی است که اغلب به عنوان آلیاژی در ساخت فولاد ضد زنگ استفاده میشود و دارای نقطه ذوب بالا و ساختار بلوری پایدار است. در میان گریدهای فولادی ، هر دو فولاد ضد زنگ با گرید 304 و 316 دارای حداقل 10 درصد وزن کروم هستند.
فلز کروم در مقیاس سختی Mohs بالاترین نمره را دارد ، اما شکننده است و برای استحکام کششی بیشتر باید با فلزات دیگر مخلوط شود. بهترین نمونه از آلیاژهای فلزی که از کروم برای افزایش ویژگی های استحکام استفاده میکند ، فولاد ضد زنگ است . کروم همچنین به طور منظم در آبکاری کروم استفاده میشود.
کاربرد کروم (کرومیوم)
- ساخت فولاد سخت
- تولید فولاد ضد زنگ
- تولید آلیاژهای فولادی
- آبکاری خودروها
- و همچنین یک مکمل غذایی مهم است که اغلب در گوشت ، جوانه گندم ، قارچ و کلم بروکلی موجود است.
تنگستن
تنگستن که در زبان سوئدی به معنای “سنگ سنگین” است ، قوی ترین فلز در جهان است. این عنصر در سال 1781 به عنوان یک عنصر جدید شناخته شد. تنگستن فلز کمیابی است و به شکل ترکیباتی شیمیایی در زمین یافت میشود. رنگ خاکستری براق دارد ، شکننده است و کارکردن با آن سخت میباشد. در خالص ترین شکل اش ، سختی ای بیشتر از اکثر فولادها دارد. تنگستن بالاترین استحکام کششی را در بین هر فلز خالص دارد. یعنی تا 500000 psi در دمای اتاق. بالاترین مقاومت کششی را حتی در دمای بالای 1500 درجه سانتیگراد دارد. تنگستن آنقدر متراکم است که حتی در دمای بسیار بالا در برابر ذوب شدن مقاومت میکند. با این حال ، فلز تنگستن شکننده است و در حالت خالص کمتر قابل استفاده است.
کاربردهای تنگستن
- مته
- گلوله
- موشک
- تلویزیون
- ساخت رنگ
- عناصر گرمایشی
- اره های تیز کننده
- ایجاد لوله های الکترون
- ساخت مهر و موم شیشه به فلز
- الکترودهای جوشکاری قوس الکتریکی
آلیاژهای فولادی
فولاد دومین فلز قوی و پرکاربرد در جهان است. فولاد آلیاژی از کربن و آهن است و حاوی مقادیر کمی منگنز ، گوگرد ، اکسیژن فسفر و سیلیکون است. آلیاژهای فولادی با عناصر دیگر ترکیب شده ، مانند: فولاد کربن (ابزار) و فولاد ضد زنگ که میتوانند بسیار قوی تر از فولاد استاندارد ساخته شوند. هر آلیاژ به طور خاص برای بهینه سازی خواص مختلف برای کاربردهای مختلف طراحی شده است.
استحکام کششی ، مقاومت در برابر خوردگی ، سختی ، مقاومت در برابر ضربه ، استحکام تسلیم و سایر خواص به عناصر آلیاژی انتخاب شده و فرآیندهای مورد استفاده بستگی دارد.
کاربردهای آلیاژ فولاد
- لوله ها
- جادهها
- راهآهنها
- ساختمانها
- استادیومها
- فرودگاهها
- لوازم خانگی
- عناصر گرمایشی
- آسمانخراشها
- اتصال دهنده ها
- سقف عرشه فولادی
- تجهیزات ساخت و ساز
- تقویت سازههای بتنی
تیتانیوم
تیتانیوم در سال 1790 کشف شد و دارای پنج ایزوتوپ پایدار طبیعی است. تیتانیوم علیرغم اینکه رسانای ضعیف الکتریسیته است ، مقاومت در برابر خوردگی و نسبت استحکام به وزن بالایی دارد. تیتانیوم خالص دارای استحکام کششی بالاتری نسبت به فولاد استاندارد است اما چگالی کمتری دارد. با این حال ، آلیاژهای فولادی از تیتانیوم خالص استحکام بیشتری دارند. تیتانیوم همچنین مقاومت در برابر خوردگی را افزایش میدهد و در برابر خوردگی ، زنگ زدگی ، مواد شیمیایی و اسیدها مقاوم است.
تیتانیوم بسیار قوی است. دارای عدد اتمی 22 ، وزن اتمی 47.90 و چگالی بین آلومینیوم و فولاد ضد زنگ است. میتواند تقریباً همه عناصر را به جز مس و آلومینیوم آلیاژ کند و اغلب به عنوان آلیاژ در آهن استفاده می شود. نقطه ذوب آن 3074 درجه فارنهایت و نقطه جوش آن 6395 درجه فارنهایت است.
ترکیب تیتانیوم در فلزات آنها را به قوی ترین فلزات تبدیل میکند.
کاربردهای تیتانیوم
- هوافضا
- خودرو سازی
- هنر و معماری
- تجهیزات پزشکی
- مصارف صنعتی و نظامی
- تیتانیوم نسبت به خوردگی آب دریا نیز بسیار مقاوم است و این باعث میشود برای میل گاردان ، طناب و بادبان های کشتی و همچنین چاقوهای غواصان گزینه مناسبی باشد.
اینکونل
اینکونل آلیاژی از نیکل و کروم با چندین عنصر دیگر مانند مولیبدن است. اینکونل در چندین درجه مختلف تولید میشود و به دلیل استحکام بالا در دماهای بالا و مقاومت در برابر خوردگی شناخته شده است. فلزات ساخته شده با اینکونل یکی از قوی ترین فلزات به شمار میروند.
آلیاژهای اینکونل شامل 600 ، 601 ، 625 ، 690 ، 718 ، 751 ، 903 و 939 هستند. این آلیاژها حاوی مقادیر مختلفی از نیکل و کروم هستند که در نتیجه آلیاژهای فلزی معمولاً برای کاربردهای دمای بالا ، از جمله هوافضا ، هستهای و سایر موارد استفاده می شود.
کاربردهای اینکونل
- لوله
- دریچه ها
- لوله کشی
- پیچ و مهره
- سپرهای حرارتی
- لاینرهای هوافضا
- ساخت موتور جت
- قطعات توربین گاز
- مبدلهای حرارتی
آلیاژهای منیزیم
دانشمندان در حال توسعه و آزمایش آلیاژهای جدید با خواص بسیار عالی هستند. در سالهای اخیر ، چندین گروه تحقیقاتی دانشگاهی انواع جدیدی از آلیاژهای منیزیم را معرفی کردهاند که دارای استحکام استثنایی ، وزن سبکتر و مقاومت در برابر خوردگی بالا هستند. این مواد جدید در حال حاضر در قاب گوشیهای هوشمند و لپتاپ ، باتریهای الکتریکی و ایمپلنتهای پزشکی استفاده میشوند.
کاربردهای آلیاژ منیزیم
- ابزار
- دستگاهها
- الکترونیک
- تجهیزات پزشکی
- قطعات خودرو
- اجزای هوافضا
وانادیوم
وانادیوم به عنوان یک فلز انتقالی طبقه بندی میشود و نام آن از یک الهه قدیمی نورس گرفته شده است. بیشتر وانادیوم با آهن آلیاژ میشود تا ترکیب های فولادی مقاوم در برابر ضربه و خوردگی ایجاد شود. همچنین برای ساخت قطعات خودرو مانند پیستون استفاده میشود و در پالایش اورانیوم برای اهداف هسته ای حیاتی است.
لوتتیوم
لوتتیوم یکی قوی ترین فلزات و از گران ترین فلزات خاکی کمیاب است و هرگز به صورت خالص روی زمین یافت نمیشود. این نام از نام باستانی پاریس گرفته شده است و در سال 1907 کشف شد. معمولاً به عنوان کاتالیزور در هیدروژناسیون ، ترک خوردگی ، آلکیلاسیون و پلیمریزاسیون استفاده میشود. برخی از انواع لوتتیوم به عنوان نوعی درمان سرطان استفاده میشود ، در حالی که برخی دیگر برای تعیین سن سنجی رادیومتری شهاب سنگها استفاده میشود.
کلام پایانی
قوی ترین فلزات در بین تمام فلزات ، تنگستن است که از نظر استحکام کششی برتری دارد.
سخت تری فلز در بین فلزات شناخته شده برای بشر کروم است. اگرچه ممکن است نام کروم را نشنیده باشید ، اما احتمالاً نام فولاد ضد زنگ را شنیده اید. کروم عنصر کلیدی در فولاد ضد زنگ است.
در حالی که فولاد از نظر فنی یک آلیاژ است تا یک فلز ، اما قوی ترین آلیاژ موجود در حال حاضر است. محققان در تلاش برای ایجاد ترکیبات قوی تری از عناصر هستند ، اما در حال حاضر ، فولاد مخلوط با چند عنصر دیگر قوی ترین در نظر گرفته میشود. فولاد از آهن و کربن ساخته شده و یک آلیاژ بسیار متنوع است. به دلیل تطبیق پذیری آن ، یک گزینه عالی برای پروژه های مختلف است.
امیدواریم مطالب فوق برایتان مفید واقع شده باشد.
آیا میدانید لقب سلطان فلزات برای کدام فلز به کار برده میشود؟