Determinare il metallo più forte sulla Terra , dobbiamo stabilire alcune regole di base. Per cominciare, esistono diversi modi per misurare la resistenza di un particolare metallo.
La resistenza alla trazione, misurata in libbre per pollice quadrato (psi), riflette il carico massimo che un materiale può supportare senza rompersi. Il limite di snervamento misura la quantità di stress necessaria per causare una deformazione permanente.
Il tungsteno ha la resa e la resistenza alla trazione più elevate di qualsiasi altro metallo puro, rendendolo probabilmente il metallo più resistente al mondo. Eppure non è l'elemento metallico più duro e nemmeno il metallo più resistente in termini di peso.
Parlando di metallo puro, la determinazione dei metalli più resistenti mette in discussione anche la questione:il metallo più resistente deve essere un metallo naturale (metallo non legato) o può essere una lega di più metalli diversi? L'acciaio è considerata la lega più resistente sulla Terra.
Diamo un'occhiata ad alcuni dei metalli più resistenti sulla Terra e ai loro usi sorprendenti.
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Il tungsteno ha il punto di fusione (3695 K) e la resistenza alla trazione (142.000 psi) più alti di qualsiasi metallo naturale. Il tungsteno e le sue leghe sono stati utilizzati per produrre filamenti per lampadine a incandescenza e tubi TV.
Di per sé, questo metallo raro ha un valore di durezza 7,5 sulla scala di Mohs (il diamante è 10), ma il composto di carburo di tungsteno è molto più duro (9,5) e viene utilizzato per realizzare utensili.
L'acciaio è una lega di due elementi:ferro (metallo) e carbonio (non metallico). Le leghe di acciaio variano nel rapporto ferro/acciaio così come negli eventuali metalli aggiuntivi presenti. Ad esempio, per creare l'acciaio inossidabile, dovresti combinare l'acciaio con il cromo. L'acciaio al carbonio contiene una percentuale maggiore di carbonio, rendendolo più resistente di altre leghe di acciaio.
L'osmio è uno dei metalli naturali più densi al mondo. Tuttavia, l'osmio è molto fragile, quindi viene generalmente utilizzato con parsimonia nelle leghe. Puoi trovare l'osmio nei componenti dei circuiti elettrici.
Se pensi alla forza come alla durezza, potresti considerare il cromo il metallo più resistente al mondo. Con un grado di durezza pari a 8,5 sulla scala Mohs, il cromo è il metallo più duro sulla Terra. Resiste anche alla corrosione, da qui la popolarità della cromatura.
Prende il nome dai colossali Titani della mitologia greca, il titanio ha il più alto rapporto tra resistenza alla trazione e densità di qualsiasi metallo sulla Terra. Le leghe di titanio (miscele di titanio e altri metalli) vantano il più alto rapporto resistenza/peso di qualsiasi metallo sul pianeta. Il titanio puro è resistente come l'acciaio, ma il 45% più leggero.
L'impressionante rapporto resistenza/peso del titanio ha reso le leghe di titanio i materiali di riferimento per motori e carrozzerie di aerei, razzi, missili e qualsiasi applicazione in cui i componenti metallici devono essere il più resistenti e leggeri possibile. Sebbene non sia un metallo particolarmente raro, è costoso a causa dei costi necessari per estrarlo e produrlo.
L'Airbus A380, il più grande aereo passeggeri del mondo, contiene 77 tonnellate (70 tonnellate) di titanio, soprattutto nei suoi enormi motori.
Grazie a un'innovazione metallurgica degli anni '30 chiamata "processo Knox", la forgiatura commerciale del titanio entrò a pieno ritmo negli anni '40 e '50. La prima applicazione fu negli aerei militari e nei sottomarini (sia americani che russi), e poi negli aerei commerciali negli anni '60.
Nel lontano 1791, un mineralogista britannico dilettante e pastore della chiesa William Gregor raccolse della curiosa sabbia nera in un ruscello vicino alla città della Cornovaglia. Parte della sabbia era magnetica, e Gregor stabilì che fosse ossido di ferro, ma l'altro materiale era un mistero. Si trattava sicuramente di un altro ossido, ma non presente nei registri della Royal Geological Society.
Il chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth riscoprì lo strano ossido nel 1795 e gli diede il nome mitologico, ossido di titanio, in onore delle divinità che precedettero gli dei dell'Olimpo nella mitologia greca
Anche se fu scoperto alla fine del XVIII secolo, il titanio puro non fu isolato dal suo ossido fino al 1910, quando il chimico americano Matthew Hunter, che lavorava per la General Electric, scoprì come rimuovere il metallo argentato dal suo ossido sotto calore e pressione elevati. in una "bomba" sigillata
La corrosione è un processo elettrochimico che distrugge lentamente la maggior parte dei metalli nel tempo. Quando i metalli sono esposti all'ossigeno, nell'aria o sott'acqua, l'ossigeno cattura gli elettroni, creando quelli che chiamiamo "ossidi" metallici. Uno degli ossidi corrosivi più comuni è l'ossido di ferro, noto anche come ruggine.
Ma non tutti gli ossidi espongono il metallo sottostante alla corrosione. Quando il titanio entra in contatto con l'ossigeno forma un sottile strato di biossido di titanio (TiO2 ) sulla sua superficie. Questo strato di ossido protegge effettivamente il titanio sottostante dalla corrosione causata dalla maggior parte degli acidi, degli alcali, dell'inquinamento e dell'acqua salata.
Le naturali proprietà anticorrosive del titanio lo rendono il materiale ideale non solo per gli aerei, ma anche per i componenti sottomarini esposti all'acqua salata altamente corrosiva. Le eliche delle navi sono quasi sempre realizzate in titanio, così come la zavorra interna, i sistemi di tubazioni e l'hardware di bordo esposto all'acqua di mare.
Lo stesso sottile strato di biossido di titanio che protegge il titanio dalla corrosione lo rende anche il materiale più sicuro da impiantare nel corpo umano. Il titanio è completamente "biocompatibile", il che significa che non è tossico, non è anallergico e può persino fondersi con i tessuti e le ossa umani.
Il titanio è il materiale chirurgico preferito per impianti ossei e articolari, placche craniche, radici di impianti dentali, perni per occhi e orecchie artificiali, valvole cardiache, fusioni spinali e persino sostegni uretrali. Gli studi hanno dimostrato che gli impianti in titanio stimolano il sistema immunitario del corpo a far crescere l'osso direttamente sulla superficie del titanio, un processo chiamato osteointegrazione.
Un altro motivo per cui il titanio è la soluzione ideale per le protesi dell'anca e i perni per le ossa fratturate è che il titanio ha il famoso rapporto resistenza/peso elevato, che mantiene gli impianti leggeri, oltre a mostrare la stessa elasticità dell'osso umano.
Quando il prezzo del titanio puro diminuì alla fine del XX secolo, i produttori iniziarono a cercare applicazioni più commerciali per questo metallo meraviglioso. La resistenza e la leggerezza del titanio lo hanno reso perfetto per gli articoli sportivi.
Le primissime mazze da golf in titanio arrivarono nei negozi a metà degli anni '90, incluso un gigantesco pilota di Callaway noto come Great Big Bertha. Le mazze erano costose rispetto ai driver in acciaio o legno, ma il loro successo portò altri produttori di articoli sportivi a dilettarsi con il titanio.
Ora puoi trovare il titanio in qualsiasi attrezzatura sportiva in cui peso, resistenza e durata sono fondamentali:racchette da tennis, bastoncini da lacrosse, sci, telai di biciclette, mazze da baseball, attrezzatura per escursionismo e alpinismo, attrezzatura da campeggio e persino ferri di cavallo per cavalli da corsa professionisti. /P>
Solo il 5% dei 6,3 milioni di tonnellate (5,7 milioni di tonnellate) di titanio prodotte ogni anno viene forgiato in metallo. La stragrande maggioranza viene trasformata in biossido di titanio, lo stesso materiale che protegge naturalmente il titanio dalla corrosione. Il biossido di titanio è utilizzato in tutto il mondo come pigmento sbiancante non tossico per vernici, cosmetici, medicinali e alimenti, inclusa la glassa bianca per torte.
La vernice bianca veniva tinta con un pigmento a base di piombo, ma una volta conosciuti gli effetti del piombo sulla salute, il biossido di titanio prese il sopravvento. Si scopre che i pigmenti a base di titanio hanno alcune proprietà interessanti.
Gli imbianchini scelgono le vernici bianche a base di titanio perché sono anticorrosive e durano più a lungo. L'ossido di titanio è estremamente rifrangente, conferendogli una brillantezza naturale maggiore di un diamante e producendo una tonalità di bianco particolarmente brillante.
L'ossido di titanio riflette anche la luce infrarossa, motivo per cui le vernici a base di titanio vengono sempre utilizzate all'esterno degli osservatori solari per disperdere la luce infrarossa che offusca le immagini.
Ora va beneL'architetto Frank Gehry ha scelto il titanio per rivestire l'esterno dello straordinario Museo Guggenheim di Bilbao, rivestito da 33.000 pannelli di titanio che cambiano colore e brillantezza in diverse condizioni di luce.
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