金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。金属种类繁多,那么很多人会想世界上坚硬的金属是什么?接下来,我们将探讨不同种类的金属,无论它们是元素,化合物还是合金,以找出强和硬的金属是什么。我们以布氏硬度为指导,布氏硬度测量材料的压痕硬度。需要注意的是,一种金属很少有一个统一的值,因为它们往往会有所不同,这取决于它们由什么合金和化合物组成。
钨(1960–2450 MPa)钨是自然界中坚硬的金属之一,具有高密度(19.25 g/cm3)和高熔点 (3422 °C/ 6192 °F)。钨以其罕见的形式难以加工,因为它的脆性在变成纯净时可以改变。钨通常用于制造硬质合金,如高速钢,以增加耐磨性以及提高导电性。
铱(1670 MPa)像钨一样,铱是一种化学元素,显示出高密度和耐高温的迹象。铱属于铂族金属,外观类似于铂。然而,铱很难处理。由于铱非常坚硬,因此也非常脆,这只会因其超过2,000°C的非常高的熔点而加剧。 铱是地球表面稀有的元素之一,也是耐腐蚀的元素之一。
钢钢是由铁和其他元素(如碳)制成的合金金属。它是建筑,机械工程和其他行业中常用的材料。由于可以采用的优质钢材变化和水平很多,因此没有统一的硬度值。有许多不同的回火钢技术来提高钢的磨损保护,耐热性和耐磨性。例如,硼涂层优化了钢的硬度,而不会使其变脆。
锇 (3920–4000 MPa)
锇属于铂族金属,密度很高。事实上,它是地球上密集的天然元素,含量为22.59 g / cm 3。这也是为什么锇要到3033°C才会熔化,这个温度使得很难与金属一起工作。当它与其他铂族金属(如铱,铂和钯)合金化时,它可以用于需要硬度和耐久性的许多不同领域。
铬(687-6500 MPa)铬是一种经常存在于合金中的元素,例如不锈钢。在测量耐刮擦性的莫氏硬度上,它位于顶部。铬因其高耐腐蚀性和硬度而受到重视。由于铬比铂族金属更容易处理,并且更丰富,因此铬是合金中使用的流行元素。
钛(716 至 2770 MPa)钛以其强度而闻名。虽然在布氏硬度方面,它与上面的任何其他金属相比都不太明显,但钛具有令人印象深刻的强度重量比。即使在纯净的形式下,钛也比许多钢形式更硬。作为一种难熔金属,它具有很高的耐热性和耐磨性,这就是为什么钛及其合金很受欢迎的原因 。例如,它可以与铁和碳合金化。
上面我们聊了硬的金属,接下来我们聊聊自然界中硬的碳的同素异形体,也就是钻石,或者叫金刚石,它比上面的说到的物体都要硬。它是地球上天然存在的硬的物质。钻石拥有非常稳定的晶体构造,所以非常坚硬。
同素异形体均由同一种化学元素组成,只是分子或者原子的排列方式不同。除了钻石,碳的同素异形体还有石墨、石墨烯等。
正是因为它的硬度比自然界中大多数物质的硬度都要高,所以可以被用来制作成切割工具,可以轻松划开玻璃这类硬度很高的物体。
在人造材料中,比钻石、铬、钨钢还硬的物质有很多,比如氮化碳、石墨烯、碳炔,这些超硬的物质通常并不天然存在于自然界中。氮化碳和钻石的硬度旗鼓相当。石墨烯,大家都很熟悉,它的硬度比钻石还硬。
碳炔则是近些年新发明的人造材料,是地球上已知硬的材料。它由碳原子聚集形成链,再连接在一起所形成的材料,硬度是石墨烯的2倍。不过,这种材料的化学结构不稳定,目前还只能在实验室中小批量制作,能否拥有实用性,还很难说。
不管是天然存在的还是人造的,上面说的这些物质都是地球上硬的。
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