Hver er erfiðasti málmur á jörðinni?

Þegar kemur að málmum er hörku lykilatriði sem ákvarðar hæfi þeirra fyrir ýmis forrit. En hvað er nákvæmlega erfiðasti málmur á jörðinni? Svarið er ekki eins einfalt og það kann að virðast, þar sem hægt er að skilgreina „hörku“ á mismunandi vegu - eins og rispuþol, andspyrnuþol eða togstyrk. Samt sem áður stendur einn málmur stöðugt upp hvað varðar hörku: wolfram.
Að skilja hörku í málmum
Áður en þú kafar í hvers vegna wolfram er talinn erfiðasti málmurinn er mikilvægt að skýra hvernig hörku er mæld. Í efnisvísindum er hörku venjulega metið með því að nota vog eins og MoHS hörkuskalann (fyrir rispuþol) og Vickers eða Rockwell mælikvarða (fyrir andstöðu við inndrátt).
• MOHS mælikvarðinn raðar efni frá 1 (mjúkasta, eins og talc) til 10 (erfiðast, eins og demantur). Málmar falla yfirleitt á milli 2 og 9 á þessum mælikvarða.
• Hörkunarprófið í Vickers mælir viðnám efnis gegn inndrætti með tígulpýramída, með niðurstöðum sem greint var frá í Vickers hörku (HV) einingum. Hærri HV gildi benda til meiri hörku.
Fyrir málma, sambland af þessum mælingum - ásamt eiginleikum eins og bræðslumark og togstyrkur - hjálpar til við að ákvarða „hörku“ þeirra í hagnýtum skilmálum. Wolfram skar sig fram úr mörgum mælikvörðum, sem gerir það að toppi keppinautinn.
Wolfram: Erfiðasti málmur sem er náttúrulega
Wolfram, með efnafræðitáknið W og atómnúmer 74, er sjaldgæfur málmur þekktur fyrir óvenjulega hörku. Hér er ástæðan fyrir því að það fær titilinn:
• Mohs hörku: Wolfram er í kringum 7,5 á MOHS kvarðanum og setur hann yfir flestum öðrum málmum. Til samanburðar er stál venjulega á bilinu 4 til 7 en títan situr við 6.
• Vickers hörku: Pure wolfram hefur Vickers hörku um það bil 343 HV, en þegar álfelgur með öðrum málmum (svo sem nikkel, járni eða kóbalt) eykst hörku hans verulega. Wolframkarbíð, efnasamband af wolfram og kolefni, státar af Vickers hörku 1.800–2.400 Hv - sem gerir það að einum erfiðasta manni- Made Metal - byggð efni.
• Bræðslumark: Volfram hefur hæsta bræðslumark hvers málms, við 6.192 gráðu F (3.422 gráðu). Þessi mikla hitaþol er tengd sterkum atómböndum þess, sem stuðla einnig að hörku þess.
• Togstyrkur: Volfram hefur mikinn togstyrk (hámarksálag sem það þolir áður en hann brotnar), og eykur orðspor sitt enn frekar sem endingargóðan og harðan málm.
Hvernig wolfram ber saman við aðra harða málma​
Þó að aðrir málmar séu erfiðir, passar enginn frammistaða Wolfram:
• Króm: Króm er þekkt fyrir hörku sína (MOHS 8.5) og er oft notað til að plötum öðrum málmum til að bæta við rispuþol. Hins vegar er það brothætt og minna fjölhæft en wolfram í burðarvirkjum.
• Títan: Títan er sterkt og létt en hefur lægri MOHS hörku (6) og Vickers hörku (um 200 HV) en wolfram.
• Stálblöndur: High - kolefnisstál eða verkfærastál getur verið mjög erfitt, en hörku þeirra er oft náð með hitameðferð og þau passa ekki við náttúrulega hörku og hitaþol við wolfram.
• Osmíum: Osmíum er þéttur málmur með Mohs hörku 7, en það er minna mikið og brothættara en wolfram og takmarkar hagnýta notkun þess.
Volframkarbíð gengur einkum betur en marga málma og jafnvel nokkra keramik. Það er erfiðara en flest stál og er aðeins hægt að klóra með efnum eins og demant eða rúmmetra nítríð.
Hagnýt notkun wolfram hörku
Hörku wolfram, ásamt hitaþol og styrk, gerir það ómetanlegt í nokkrum atvinnugreinum:
• Verkfæragerð: Tungstenkarbíð er notað til að búa til skurðartæki, borbita og malunarinnskot. Þessi verkfæri geta skorið í gegnum hörð efni eins og stál, steypu og jafnvel aðra málma án þess að slægja fljótt.
• Aerospace and Defense: Wolfram er notað í eldflaugar stút, brynja - göt og skotfæri og flugvélar sem verða að standast hátt hitastig og öfga krafta.
• Rafeindatækni: Volfram þráður í glóandi ljósaperum og rafeindasmásjá treysta á getu þess til að standast bráðnun við hátt hitastig.
• Námuvinnsla og smíði: wolfram - vippaðir borbitar og sagblöð eru nauðsynleg til að bora í bergi og steypu.
Takmarkanir á wolfram
Þrátt fyrir hörku sína hefur wolfram galla. Pure wolfram er brothætt við stofuhita, sem gerir það erfitt að vél. Til að vinna bug á þessu er það oft álfelt með öðrum málmum (eins og nikkel eða járni) til að bæta sveigjanleika en halda hörku. Volfram er einnig sjaldgæft og dýrt, sem takmarkar notkun þess í lágu - kostnaðarforritum.
Eru erfiðari „málmar“?
Þess má geta að einhver maður - gerður efni er erfiðara en wolfram en eru ekki hreinir málmar. Til dæmis:
• Tungsten karbíð: Eins og getið er er þetta efnasamband (ekki hreinn málmur) en er oft flokkaður með málmum í hagnýtum samhengi vegna málm eiginleika þess.
• Formlaus málm (málmgleraugu): Þetta hefur óreglulega atómbyggingu og geta verið mjög hörð, en þau eru ekki náttúrulega og eru framleidd í rannsóknarstofum.
• Nanostructured málmar: Málmar sem eru hannaðir við nanóskalann geta aukið hörku, en þeir eru tilbúið og finnast ekki í náttúrunni.
Meðal náttúrulega hreina málma, er wolfram hins vegar er það erfiðasta.
Niðurstaða
Erfiðasti málmur á jörðinni er wolfram. Samsetning þess af mikilli hörku MOH, Vickers hörku, hitaþol og togstyrkur aðgreinir það frá öðrum málmum. Þegar það er álfelt með kolefni til að mynda wolframkarbíð verður það enn erfiðara, sem gerir það að hefta í iðnaðartækjum og háu - frammistöðuforritum. Þó að aðrir málmar og maður - gerðir efni geti keppt við hörku sína á tilteknum svæðum, storkna náttúrulegir eiginleikar Wolfram og fjölhæfni stöðu hans sem erfiðasta málm á jörðinni. Hvort sem það er í skurðarverkfærum, geimverum eða rafeindatækni, heldur hörku Wolfram áfram áfram nýsköpun í verkfræði og framleiðslu.