Какой металл самый легкий?

Какой металл самый легкий?

Техники называют «легкими» все те металлы, которые легче железа в два и более раз. Самый распространенный легкий металл, применяемый в технике, – алюминий, который легче железа втрое. Еще легковеснее металл магний: он легче алюминия в 1 1 /₂ раза. В последнее время техника стала пользоваться для изделий сплавом алюминия с магнием, известным под названием «электрон». Этот сплав, по прочности не уступающий стали, легче ее в четыре раза. Самый же легкий из всех металлов – литий – в технике пока еще не применяется. Литий не тяжелее еловой древесины; брошенный в воду, он не тонет.

Если сравнить между собою самый тяжелый и самый легкий металл – иридий и литий, то окажется, что первый весит больше второго в 40 с лишком раз.

Вот удельные веса некоторых легких металлов:

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

ГЛАВА 1. ТЕБЕ — МАЛО, МНЕ — В САМЫЙ РАЗ

ГЛАВА 1. ТЕБЕ — МАЛО, МНЕ — В САМЫЙ РАЗ Среди множества причин, по которым я выбрала своей профессией физику, было желание сделать что?нибудь долговременное, даже вечное. Если, рассуждала я, мне предстоит вложить столько времени, энергии и энтузиазма в какое?то дело, то

С КАКОЙ ЦЕЛЬЮ ПРОВОДЯТСЯ ИЗМЕРЕНИЯ?

С КАКОЙ ЦЕЛЬЮ ПРОВОДЯТСЯ ИЗМЕРЕНИЯ? Измерения не могут быть идеальными. В научных исследованиях — как и при принятии любого решения — нам приходится определять для себя приемлемый уровень неопределенности. Только в этом случае можно двигаться вперед. К примеру, если вы

3. Самый большой в мире телескоп-рефрактор

3. Самый большой в мире телескоп-рефрактор Самый большой в мире телескоп-рефрактор установлен в 1897 году в Йеркской обсерватории университета в Чикаго (США). Его диаметр D = 102 сантиметра, а фокусное расстояние — 19,5 метра. Представляете, сколько места ему надо в

Какой металл самый тяжелый?

Какой металл самый тяжелый? В обиходе свинец считается тяжелым металлом. Он тяжелее цинка, олова, железа, меди, но все же его нельзя назвать самым тяжелым металлом. Ртуть, жидкий металл, тяжелее свинца; если бросить в ртуть кусок свинца, он не потонет в ней, а будет держаться

Магний: металл легче алюминия

Подавляющая часть производимого в мире магния идет на легирование алюминиевых сплавов и только около 15 % – на конструкционные изделия, в основном в виде отливок. Магний и его сплавы применяются в виде деталей автомобилей, в том числе, колесных дисков, элементов промышленного оборудования, кухонного оборудования, деталей компьютеров и мобильных телефонов и, даже, лестниц [1].

Магний легко поддается литью, механической обработке и сварке. Он обладает относительно высокой электрической и тепловой проводимостью. Магниевые сплавы имеют очень хорошую способность к поглощению механической энергии: магниевые отливки находят применение в качестве изделий для работы в условиях высоких вибраций.

Коррозия магния

Многие годы одним из главных недостатков магниевых сплавов являлась коррозия. Магний занимает самую высокую анодную позицию в гальванической серии. Поэтому, как показано, на рисунке 1, может подвергаться сильной коррозии.

Рисунок 1 – Сильно корродированная магниевая деталь [1]

Проблемы магния с коррозией происходят из-за сильного влияния примесных элементов, таких как, железо, никель и медь. Рисунок 2 показывает, как сильно влияет содержание железа в магнии на его подверженность коррозии. Однако применение высокочистых магниевых сплавов приводит к достижению уровня коррозионной стойкости, близкой к тому, который имеют конкурирующие алюминиевые литейные сплавы (рисунок 3).

Рисунок 2 – Влияние содержания железа в магнии
на его коррозионную стойкость [1]

Рисунок 3 – Сравнение коррозионной стойкости
литейных алюминиевых и магниевых сплавов [1]

Металлургия магния

Кристаллическая структура и свойства

Чистый магний имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую структуру, которая ограничивает скольжение при комнатной температуре по основным плоскостям. При комнатной температуре магниевые сплавы легко поддаются нагартовке со значительным снижением пластических свойств. При повышенных температурах становятся рабочими дополнительные плоскости скольжения и поэтому деформируемые магниевые сплавы обрабатывают формовкой при температурах выше 200 ºС, обычно в интервале от 345 до 510 ºС в зависимости от сплава.

В ходе механической деформации в деформируемых сплавах образуется кристаллографическая текстура, что приводит к анизотропии механических свойств. Например, катаный лист с пределом прочности при растяжении 220 МПа и 2 % относительного удлинения, которые замерены параллельно направлению прокатки, могут показывать более высокие механические свойства (например, соответственно, 260 МПа и 8 %) при измерении их перпендикулярно направлению прокатки.

Кроме того, предел текучести при сжатии для изделий, полученных методами обработки металлов давлением, составляет только около 40-70 % от предела текучести при растяжении. В ходе горячей обработки отдельные кристаллы деформируются непосредственно по основным плоскостям скольжения и эти основные плоскости скольжения разворачиваются так, что они становятся ориентированными параллельно направлению деформационной обработки. Такое расположение зерен приводит к снижению прочности при сжатии. Поскольку в отливках такая текстура не образуется, то предел текучести при сжатии отливок примерно равен пределу текучести при растяжении. По этой причине, а также из-за того, что изделия из деформируемых сплавов имеют более высокую стоимость, чем аналогичные алюминиевые изделия, отливки из магниевых сплавов применяются намного шире, чем другие виды магниевых изделий.

Добавки алюминия, цинка и циркония

Магний имеет весьма низкую температуру плавления (650 ºC), что повышает его подверженность к ползучести при повышенных температурах. Однако, путем усовершенствованных методов легирования стойкость магниевых сплавов к ползучести может быть значительно повышена. Самыми важными легирующими добавками для магния являются алюминий, цинк и цирконий. Алюминий обеспечивает упрочнение за счет создания в магнии твердого раствора и расширения интервала затвердевания, что делает сплав более удобным для литья. При добавлении алюминия в магний его прочность постоянно возрастает до достижения содержания алюминия 10 %, но пик относительного удлинения возникает примерно при 3 % алюминия:

• Магниевые сплавы с 3 % алюминия имеют максимальную пластичность
• Магниевые сплавы с 9 % алюминия обладают максимальной прочностью.
• Магниевые сплавы с 6 % алюминия обладают лучшей комбинацией прочности и пластичности.

Цинк ведет себя аналогично алюминию:

• Пластичность достигает максимума при добавках цинка в количестве 3 %
• Хорошее сочетание прочности и пластичности достигается при 5 % цинка.

Однако цинк является причиной горячего растрескивания, если его содержание превышает 1 % в сплавах с содержанием алюминия от 7 до 10 %. Цинк, кроме этого, повышает коррозионную стойкость при комбинировании с вредными примесями железом и никелем. Цинк также применяют совместно с цирконием, редкоземельным элементом, или торием для получения термически упрочняемых магниевых сплавов.

Марганец и кремний

Для повышения коррозионной стойкости магниевых сплавов Mg-Al и Mg-Al-Zn применяют добавки марганца для удаления железа за счет образования безвредных интерметаллических соединений. Количество марганца, которое может быть добавлено, ограничено 1,5 % из-за его низкой растворимости в магнии.

Кремний значительно повышает текучесть расплавленного магния, увеличивая, тем самым, его способность к литью. Однако в присутствии железа кремний снижает коррозионную стойкость магния. Кремний также обеспечивает повышение стойкости к ползучести.

Цирконий – измельчитель зерна

Цирконий является мощным измельчителем зерна, как это показано на рисунке 4. Однако цирконий нельзя применять в комбинации с алюминием или марганцем, так как он образует хрупкие интерметаллические соединения, которые «уничтожают» пластичность. Выдающаяся эффективность циркония в измельчении зерна литого магния может быть объяснена сильной схожестью кристаллической структуры и параметров атомной решетки этих двух элементов.

Рисунок 4 – Измельчение зерен магния цирконием [1]

Цирконий является такой важной легирующей добавкой, что была разработана целая серия магниево-циркониевых сплавов без присутствия в них алюминия. Циркониевые добавки обычно держат ниже 0,8 %, так как при более высоких концентрациях он легко образует соединения с железом, алюминием, кремнием, углеродом, кислородом и азотом, а также реагирует с водородом в виде гидрида, который является не растворимым в магнии.

Железо и никель

Элементы железо и никель являются вредными примесями, которые значительно снижают коррозионную стойкость. Медь также часто рассматривается, вместе с железом и никелем, как загрязнение, но в некоторых магниевых сплавах она применяется как легирующий элемент. Железо является самым проблемным из этих трех, так как никель и медь более легко контролировать путем выбора степени чистоты исходных материалов. Железо контролируют путем добавок MnCl₂ в расплав в ходе литья.

Деформируемые и литейные сплавы

Хотя магниевые сплавы производят как в виде деформируемых, так и литейных сплавов, но литейные сплавы применяют намного более широко. Некоторые из деформируемых сплавов упрочняются путем холодной деформации, тогда как другие – путем термической обработки c упрочнением по механизму старения.

Литейные сплавы применяются в различных состояниях: литейном, отожженном или состаренном. Эти сплавы сами по себе обычно подразделяются на два класса: сплавы с алюминием и сплавы с цирконием. Пределы текучести при растяжении магниевых сплавов обычно находятся в интервале от 70 до 345 МПа, пределы прочности – от 140 до 380 МПа, а относительное удлинение от 1 до 15 %.

1. Elements of Metallurgy and Engineering Alloys / ed. F.C. Campbell, ASM International, 2008

• ← Previous Сплавы алюминиевые деформируемые
• Сортировка алюминиевого лома по сплавам Next →

Топ 10 самых мягких металлов

Рейтинг самых мягких металлов составлен из «бытовых металлов», которые вы можете встретить в повседневной жизни, согласно шкале твердости Мооса.

1. Свинец , твердость по шкале Мооса — 1,5

Свинец известен с древних времен. Иногда он встречается в природе в свободном виде, но обычно его получают из руд галенита, англезита и церуссита . Хотя свинец составляет всего около 0,0013% земной коры, он не считается редким элементом, поскольку его легко добывать и очищать. Большая часть свинца получается путем обжига галенита на горячем воздухе, хотя почти треть свинца, используемого в Соединенных Штатах, получается путем вторичной переработки.

Свинец — мягкий, ковкий и устойчивый к коррозии материал. Свинец возглавляет список самых мягких металлов.

2. Олово — 1,5

Археологические данные свидетельствуют о том, что люди использовали олово не менее 5500 лет. Олово в основном получают из минерального касситерита (SnO ₂ ) и извлекают путем обжига касситерита в печи с углеродом . Олово составляет всего около 0,001% земной коры и добывается в основном в Малайзии.

Олово противостоит коррозии и используется в качестве защитного покрытия на других металлах. Жестяные банки, пожалуй, самый известный пример, когда простой обыватель встречается с оловом . Следуя по таблице твердости Мооса вы легко ответите на вопрос — какой самый мягкий металл.

3. Цинк — 2,5

Хотя соединения цинка использовались в производстве латуни не менее 2500 лет, цинк был признан отдельным элементом гораздо позже. Металлический цинк впервые был получен в Индии примерно в 1400-х годах путем нагревания минерального каламина (ZnCO ₃ ) с шерстью. Цинк был заново открыт Андреасом Сигизмундом Маргграфом в 1746 году путем нагревания каламина с древесным углем. Сегодня большая часть цинка производится путем электролиза водного сульфата цинка (ZnSO ₄ ).

Примерно одна треть всего металлического цинка, производимого сегодня, используется в процессе, известном как гальванизация. При гальванизации предмет, подверженный коррозии, например кузов автомобиля , покрывается защитным цинковым покрытием. Цинк можно нанести на объект, погрузив его в ванну с расплавленным цинком, но чаще всего его наносят гальванопокрытием. Металлический цинк также используется для изготовления сухих аккумуляторных батарей, облицовки крыш и литья под давлением.

Цинк используется для изготовления многих полезных сплавов. Латунь, сплав цинка, который содержит от 55% до 95% меди , вероятно, является самым известным сплавом цинка. Латунь была впервые использована около 2500 лет назад и широко использовалась древними римлянами, которые использовали ее для изготовления монет, чайников и декоративных предметов.

4. Золото — 2,5

В земной коре обнаружено более девяноста элементов, но на протяжении тысячелетий люди охотились, копили и сражались, в частности, за один из них: металл цвета меда, золото. Искусство ювелирного дела зародилось около шести тысяч лет назад в каменном веке , и наше увлечение этим металлом не ослабевает и по сей день. Термин « золото » происходит от древнеанглийского слова «желтый» (gelo). Золото ценится за его относительную редкость; он составляет всего 0,0000005 процента залежей в земной коре. Химический символ золота — Au, сокращение от aurum, латинского слова «золото».

Золото называют самым красивым из всех химических элементов. К расота сделала его желанным для использования в ювелирных изделиях, монетах и ​​произведениях искусства на протяжении тысячелетий. Это был один из первых чистых металлов, которые стали использовать люди.

Золото — один из немногих элементов, которые могут влиять на политику и экономику. Войны велись за доступ к золоту. Города и поселки возникали и вымирали по мере того, как золото было обнаружено, а затем добыто. Многие народы до сих пор считают свое богатство в соответствии с количеством золота, которое они хранят в хранилищах.

Большое количество золота по-прежнему используется в производстве монет, медалей, ювелирных изделий и предметов искусства. Золото также имеет ряд применений в промышленности, медицине и других областях. Например, один радиоактивный изотоп золота обычно используется для лечения рака.

Многие думали, что золото самый мягкий металл, но как оказалось это совершенно не так.

5. Серебро — 2,5-3

Археологические данные свидетельствуют о том, что люди использовали серебро не менее 5000 лет. Серебро можно получить из чистых месторождений, из серебряных руд, таких как аргентит (Ag ₂ S) и роговое серебро (AgCl), а также в сочетании с месторождениями руд, содержащих свинец , золото или медь.

Серебро и соединения серебра имеют множество применений. Чистое серебро является лучшим проводником тепла и электричества из всех известных металлов, поэтому его иногда используют при изготовлении припоя, электрических контактов и печатных плат. Серебро также является лучшим известным отражателем видимого света, но серебряные зеркала должны быть покрыты защитным покрытием, чтобы предотвратить их потускнение. Серебро также использовалось для создания монет, хотя сегодня вместо него обычно используются другие металлы. Стерлинговое серебро, сплав, содержащий 92,5% серебра, используется для изготовления изделий из серебра, ювелирных изделий и других декоративных предметов. Батареи большой емкости могут быть изготовлены из серебра и цинка , серебра и кадмия . Нитрат серебра (AgNO ₃ ) чувствителен к свету и используется для изготовления фотопленок и бумаги. Иодид серебра (AgI) используется для засеивания облаков, чтобы вызвать дождь.

6. Алюминий — 2,5-3

Хотя алюминий является самым распространенным металлом в земной коре , в природе он никогда не встречается в свободном виде. Весь алюминий Земли соединился с другими элементами. Двумя наиболее распространенными соединениями являются квасцы, такие как сульфат калия-алюминия и оксид алюминия .

Алюминий — это очень универсальный металл, используемый для широкого спектра применений, от промышленных и архитектурных работ до товаров народного потребления, бытовой техники и конструкций «сделай сам». Преимущества алюминия трудно превзойти: алюминий легкий, но прочный, устойчивый к коррозии и хорошо поддающийся формованию. Он имеет привлекательный внешний вид и очень легко перерабатывается, что делает его экологически чистым.

• Алюминиевая труба представляет собой недорогой и легкий защитный канал для электропроводки.
• Алюминиевая отделка, поручни и сайдинг — отличный выбор для коррозионной стойкости и привлекательного внешнего вида любого здания.
• Для проектов дизайна интерьера своими руками алюминиевый лист подходит практически для любого стиля декора, от ретро до фермерского дома, от минимализма до эклектики.
• Алюминиевый стержень имеет множество различных применений в медицинской сборке, авиастроении, конструкционных компонентах и ​​коммерческом транспорте.

7. Медь — 3

Археологические данные свидетельствуют о том, что люди использовали медь не менее 11 000 лет, помимо железа, это один из самых старых металлов изучены человечеством. Медь, благодаря тому, что это один из самых мягких металлов, о тносительно легко добывать и очищать, люди открыли методы извлечения меди из руд по крайней мере 7000 лет назад. Римская империя получала большую часть своей меди с острова Кипр, откуда и произошло название меди. Сегодня медь в основном получают из руд куприта (CuO ₂ ), тенорита (CuO), малахита (CuO ₃ ·Cu(OH) ₂ , халькоцита (Cu ₂ S), ковеллина (CuS) и борнита (Cu ₆ FeS ₄₎ . Крупные месторождения медной руды расположены в США, Чили, Замбии, Заире, Перу и Канаде.

Используемая в больших количествах в электротехнической промышленности в виде проволоки, медь уступает только серебру по электропроводности.

8. Латунь — 3

Латунь — это металлический сплав, состоящий в основном из меди и цинка. В латунь может быть добавлено различное количество цинка или других элементов для обеспечения расширенных характеристик. Высокое содержание цинка в латуни обеспечивает повышенную прочность и пластичность, а включение марганца повышает коррозионную стойкость . Цвет латуни может варьироваться от красного до желтого в зависимости от количества цинка, добавленного в сплав. Латунь обычно используется в декоративных целях в первую очередь из-за ее сходства с золотом.

9. Никель — 4

Горняки 15 века в Германии нашли коричнево-красную руду, которая, по их мнению, содержала медь. Они назвали ее Купферникель или Дьявольская медь, потому что из этой руды не могли извлечь медь. В монетах США впервые использовался сплав никеля с медью в 1857 году. «Никель» не был сделан из чистого никеля, но в 1881 году чистый никель был использован для монет в Швейцарии.

Около 69% производимого никеля используется для производства нержавеющих сталей. Еще 15% используются в других сталях и сплавах цветных металлов — часто для узкоспециализированных промышленных, аэрокосмических и военных применений. Около 8% используется в гальванике и еще 3% в литейном производстве и отливках. Около 3% никеля используется в батареях для электроники, а также в батареях для портативной техники и гибридных автомобилей, и примерно 2% используется в таких целях, как химические вещества, катализаторы и красители.

Никель является одним из элементов, играющих решающую роль в переходе к энергетике, необходимом для сокращения выбросов CO2. Темпы перехода к энергетике увеличиваются по мере того, как внедряются пакеты мер по стимулированию зеленого роста, а экономики и компании в равной степени привержены чистому углеродному нейтралитету. Металлургическая промышленность несет ответственность за поддержку и содействие переходу к экономике с нулевым выбросом углерода. Технологии экологически чистой энергии обычно требуют больше металлов, чем их ископаемые аналоги. И никель, производство которого неизбежно требует больших затрат энергии, играет решающую роль. Его уникальные свойства делают его ключевой частью энергетического перехода.

Никель – твердый, устойчивый к коррозии металл. Его можно наносить гальванопокрытием на другие металлы для образования защитного покрытия. Мелкодисперсный никель используется в качестве катализатора гидрогенизации растительных масел. Добавление никеля в стекло придает ему зеленый цвет. Из одного килограмма никеля можно вытянуть 300 километров проволоки. Никель также используется для изготовления некоторых видов монет и батареек.

Никель сплавляют с другими металлами для повышения их прочности и устойчивости к коррозии. Никель сплавляют со сталью для изготовления броневой плиты, сводов и деталей машин. Его сплавляют с медью для изготовления труб, которые используются на опреснительных установках. Очень мощные постоянные магниты, известные как магниты Alnico, могут быть изготовлены из сплава алюминия , никеля, кобальта и железа .

10. Платина, твердость по шкале Мооса — 4-4,5

Используемая доколумбовыми индейцами Южной Америки, платина не была замечена западными учеными до 1735 года. Платина может встречаться в природе в свободном виде и иногда встречается в месторождениях золотосодержащих песков, прежде всего в Уральских горах, Колумбии и запад Соединенных Штатов. Платина в виде минерала сперрилита (PtAs ₂ ) также получается в качестве побочного продукта при добыче никеля в районе Садбери, Онтарио, Канада.

Платина — мягкий, плотный, пластичный металл, очень устойчивый к коррозии. Из него изготавливают украшения, проволоку, электрические контакты и лабораторные сосуды. Платина расширяется почти с той же скоростью, что и натриево-кальциево-кремнеземное стекло, поэтому она используется для изготовления герметичных электродов в стеклянных системах. Платина используется для покрытия носовых обтекателей ракет, топливных форсунок реактивных двигателей и других устройств, которые должны надежно работать в течение длительного времени при высоких температурах. Платиновые провода сопротивления используются в высокотемпературных электрических печах. Платиновые аноды используются в системах катодной защиты для предотвращения коррозии судов, трубопроводов и стальных опор в соленой воде. Название «платина» происходит от испанского «platina», что означает «маленькое серебро».

Платина — блестящий серебристо-белый, ковкий, пластичный металл, член 10-й группы периодической таблицы элементов. Она занимает третье место по плотности после осмия и иридия. Платина не боится воздуха и воды , но растворяется в горячей царской водке, в горячей концентрированной фосфорной и серной кислотах и ​​в расплавленной щелочи. Она так же устойчива, как золото , к коррозии и потускнению. Действительно, платина не окислится на воздухе, как бы сильно ее ни нагревали. Он имеет коэффициент расширения, почти равный коэффициенту расширения известково-натриевого стекла, и поэтому используется для изготовления герметичных электродов в стеклянных системах. Смеси водорода и кислорода взрываются в присутствии платиновой проволоки.

Существует шесть встречающихся в природе изотопов: наиболее распространены платина-194, на долю которой приходится 33%, платина-195 (34%) и платина-196 (25%). Остальные — платина-198 (7%), платина-192 (1%) и платина-190 (0,01%). Последний слаборадиоактивен с периодом полураспада 700 миллиардов лет, а остальные пять нерадиоактивны. Платина замыкает список самых мягких металлов.

Источник https://fis.wikireading.ru/5347

Источник https://aluminium-guide.com/magnij-metall-legche-alyuminiya/

Источник https://topworld10.ru/obshchestvo/top-samyh-myagkih-metallov/