Dünyadaki en güçlü metal unvanı sahip tungsten, osmiyum ve titanyumdur ancak, en üst sıralar hiçbirine ait değildir. Hangi metalin dünyanın en güçlü metali olarak taçlandırılması gerektiği konusunda epey bir tartışma vardır. Tartışma, çeşitli fiziksel özelliklere dayalı olarak, tüm parametreler düşünüldüğünde hiçbir metalin mükemmel bir onluk puanlama olarak kabul edilemeyeceği gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bir metal yoğunlukta en üst sıradaysa, diğeri gerilme mukavemeti söz konusu olduğunda en üst sırayı almaktadır ve bu böyle devam etmektedir. Bu makalede metal nedir, özellikleri, alışımlar ve Dünya’daki en güçlü metaller hakkında bilgiler yer almaktadır.
Metal Nedir ve Özellikleri
Metal, diğer kimyasal elementlerden ayıran, bir metal olarak tanımlayan belirli fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip bir nesnedir. Bir metal, saf bir element, bileşik veya bir alaşım olabilmektedir ve en ayırt edici özelliği, pozitif iyonların oluşması için elektronları kolayca kaybederek elektriği iletme yetenekleridir. Açık nedenlerden ötürü, bilim adamları, tasarımcılar ve mühendisler için birçok temel metalin ve bunların sayısız alaşımının özelliklerinin farkında olmaları önemlidir. Bir metalin veya alaşımın mukavemeti, bir dizi özellik tarafından belirlenmektedir ve bir metal seçerken, seçilenin uygulama için doğru özelliklere sahip olması önemlidir. Örneğin, genel güç için hiçbir şey çeliği yenememektedir. Sertlik isteniyorsa, o zaman Tungsten, hem çelik hem de tungsten için yakın bir rakiptir ve her ikisine de yakın özelliklere sahip Titanyumdur. Dünyadaki en güçlü metal türleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Karbon çelik
• Çelik-demir-nikel alaşımı
• Paslanmaz çelik
• Tungsten
• Tungsten karbür
• Titanyum
• Titanyum Alüminid
• İnkomel
• Krom
• Magnezyum Alaşımları
Metalin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri
Metallerin benzersiz fiziksel özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
Yüksek yoğunluk: Metalik elementler, bileşikler ve alaşımlar yüksek yoğunluğa sahiptir, bu da su üzerinde yüzmedikleri anlamına gelmektedir.
Yüksek erime noktası: Metallerin sıvı hale gelmesi için son derece yüksek sıcaklıklara ihtiyacı vardır. Cıva, oda sıcaklığında tutulduğunda bile sıvı halde olduğu için bir istisnadır. Aslında cıvanın erime noktası yaklaşık 40 ° C’dir ve bu oda sıcaklığının altındadır.
Parlaklık: Metaller ve metal nesneler, yüzeyleriyle ışık etkileşime girdiğinde pürüzsüz bir parlaklık vermektedir.
Yüksek elektriksel iletkenlik: Metaller, mükemmel elektrik iletkenleridir, bu, elektrikle çalışan cihazlarda ve makinelerde bakır kablolamanın yaygın kullanımına dikkat edilerek görülebilmektedir.
Yüksek ısıl iletkenlik: Metaller çok iyi ısı iletkenleridir ve bu, metallerin ateşle veya başka herhangi bir sıcak nesneyle temas halinde tutulduğunda ısınma hızıyla görülebilmektedir.
Sonorozite: Sert, metalik formundaki cıva haricindeki bir metal, ahşap veya plastik gibi metalik olmayan sert yüzeylere çarptığında, mevcut olsa da çınlama biraz sessizken, başka bir metale vurulduğunda keskin bir çınlama sesi çıkartmaktadır.
Süneklik: Cıva dışındaki tüm metaller, farklı sünek mukavemet derecelerine sahip tel ve kablolara çekilebilmektedir.
Dövülebilirlik: Cıva dışındaki tüm metaller, kırılmadan levha halinde dövülebilme ve gerilim altında bükülme özelliğine sahiptir.
Kimyasal Özellikleri
Metallerin en belirgin kimyasal özelliği, elektron kaybederek pozitif iyonlar veya katyonlar oluşturabilmeleridir. Demir, gümüş, bakır, çinko ve nikel gibi bazı metallerin bir diğer özelliği de atmosferin oksijeni ile reaksiyona girerek yüzeylerinde oksit oluşturmalarıdır. Bu oksit tabakası, demir üzerindeki pas ve gümüş üzerindeki görülen koyu lekelerdir. Altın, platin ve paladyum gibi bazı metaller oksijene hiç tepki vermezken, alüminyum, magnezyum ve titanyum gibi diğer bazı metaller, yüzeylerinde aşındırıcı elementler tarafından daha fazla kırılamayan koruyucu bir tabaka oluşturmak için bazı bazik oksidasyona uğramaktadırlar. Bununla birlikte metalik oksitler doğada bazikken metalik olmayan oksitler asidiktir.
Dünyadaki En Güçlü 10 Metalin Özellikleri
Bir malzeme bilimci güçten bahsettiğinde, bunları güçlü olarak tanımlayan bir dizi özelliğe bakmaktadır ve bu özellikler aşağıdaki gibidir:
Gerilme direnci: Çekme mukavemetinden bahsedildiğinde, kablo, tel, halat veya kiriş gibi yapısal bir kiriş gibi bir şeyi kırıldığı noktaya çekmek için gerekli olan kuvvetin ölçüsüne bakılmaktadır. Ölçüm, genellikle inç kare başına pound (PSI) cinsinden ölçülen, kırılmadan önceki maksimum gerilim miktarıdır. Örnek olarak, bir kurabiye hamuru bile düşük gerilme mukavemetine ve çeliğin yüksek gerilme mukavemetine sahiptir.
Basınç dayanımı: Bu, malzemenin sıkıştırılmaya ne kadar iyi direndiğinin bir ölçüsüdür, daha temel bir ifadeyle, malzemenin sertliğidir. Bu aynı zamanda Psi cinsinden de ölçülebilmektedir. Basınç dayanımını ölçmenin bir başka yolu da Mohs ölçeğinin kullanılmasıdır. Bu 0-10 ölçeğinde, 0 en yumuşak ve 10 en zorudur. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, elmaslar ölçekte 10’dur. Basınç dayanımı, takım malzemelerinin önemli bir özelliğidir.
Akma dayanımı: Akma mukavemeti, belirli bir metalden yapılmış bir kirişin bükülmeye ve kalıcı deformasyona ne kadar iyi direnç gösterdiğini ifade etmektedir. Bu, yapısal mühendisler için çok önemli bir ölçüdür. Metal belirli bir dereceye kadar bükülmektedir ve bu elastik durumdur, metalin büküldükten sonra orijinal şekline döneceği bir durum, yay çeliklerinin faydalı bir özelliğidir. Metal plastik duruma ulaştığında başarısız olmuştur ve bu Mega Pascals (Mpa) cinsinden ölçülmektedir.
Darbe dayanımı: Bir malzemenin kırılmadan darbeye direnme yeteneğidir. Elmasa bakıldığında, Mohs ölçeği 10’dur, ancak bir çekiçle vurulduğunda paramparça olabilmektedir. Çeliğe kırılmadan çekiçle vurulabilirken, çekiç kafasının kendisi çeliktir.
Alaşımlar ve Doğal Metaller
Bu metallerin çoğu aslında metal olarak sınıflandırılmamıştır ve alaşımlar metal kombinasyonlarıdır ve alaşım yapmanın ana nedeni daha güçlü bir malzeme üretmektir. En önemli alaşım, karbonun ve demirin kombinasyonu olan ve çok sert olan çeliktir. Metalurjistler, çoğu metalin, hatta çeliğin alaşımlarını oluşturmaktadırlar ve en sert metallerin listelerine aittirler. Dünya’da kabul edilen en güçlü metaller bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
Karbon Çelik
Bu demir ve karbon alaşımı (dolayısıyla adı) yüzyıllardır bulunmaktadır. Aynı zamanda çok yaygın olarak kullanılan metaldir ve gerçekten de çelik çağında olduğumuz söylenebilir. Bununla birlikte çelik, demirden 1000 kat daha güçlüdür. Karbon çeliği, gücü tanımlayan özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• 260 Mega paskal akma dayanımına sahiptir
• 580 Moa çekme dayanımı
• Mohs ölçeğine göre yaklaşık 6
• Darbelere karşı oldukça dayanıklıdır.
Çelik, Demir ve Nikel Alaşımı
Bunun birkaç varyasyonu vardır, ancak genel olarak karbon çeliğinin nikel ile karıştırılması, bu alaşımın verimini ve gerilme mukavemetini, düz eski karbon çeliğinin çok üstüne çıkarmaktadır. Ayrıca demir ve nikel, metalik meteorlarda ve Dünya gibi gezegenlerin yoğun metal çekirdeklerinde en bol bulunan metallerdir. Çelik, demir ve nikel alaşımı özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• 1,420 Mpa akma dayanımına sahiptir
• 1,460 Mpa çekme dayanımına sahiptir
Paslanmaz Çelik
Bu, özel bir çelik, krom ve mangan alaşımıdır. Bu karıştırma, şaşırtıcı özelliklere sahip korozyona dayanıklı bir metal üretmektedir. Paslanmaz çelik özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• 1.560 Mpa’ya varan verim gücü
• 1.600 Mpa’ya kadar çekme dayanımı
• Darbelere son derece dayanıklı
• Mohs ölçeğinde 5,5 ile 6,3 arasındadır
Ayrıca parça paslanmaz çelik varsa, sarımsak ve soğanı doğradıktan sonra ellerin kokudan arındırılması için kullanabilir.
![Dünyadaki En Güçlü Metaller ve Alaşımlar]()
Tungsten
TungstenÇelik gri renkte olan bu metal, diğer çeşitli kimyasal elementlerle kombinasyon halinde mevcut olduğu için çoğunlukla bir bileşik formda bulunmaktadır. Tungsten çok yüksek bir yoğunluğa sahiptir ve sudan 19,3 kat, kurşundan % 71 daha yoğundur. Ayrıca yoğunluk olarak uranyumu biraz aşmaktadır. Çoğunlukla küçük safsızlıklarda bulunduğundan, Tungsten biraz kırılgan olma eğilimindedir ve bu da onu metal işçiliği için zor bir aday haline getirmektedir. Bununla birlikte, temel formundaki saf tungsten daha iyi sünekliğe sahiptir ve elektrik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Tungsten alaşımları ayrıca akkor ampullerin filamentlerinde, X-Ray tüplerinde ve süper alaşımlarda kullanılmaktadır. Eski günlerde Wolfram olarak bilinen bu çok özel metal, doğal olarak oluşan herhangi bir metalin en yüksek gerilme direncine sahiptir. Kırılgan olduğu ve darbe altında parçalanma eğilimi gösterdiği için doğal haliyle sıklıkla kullanılmamaktır. Daha güçlü alaşımlar oluşturmak için diğer metaller ve alaşımlarla alaşımlanmasının nedeni budur. Ayrıca tungsten, kesin olarak 6191,6 ° F’de metallerden herhangi birinin en yüksek erime noktasına sahiptir. Tungsten özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• 1.725 Mpa’da çekme dayanımı
• 750 Mpa’da verim gücü
• Düşük darbe direnci
• Mohs sertlik ölçeğine göre 7,5 oranları
Tungsten Karbür
Yukarıda açıklandığı gibi, tungsten doğal olarak çok kırılgandır, bu nedenle başka bir malzeme ile alaşımlanması gerekmektedir. Karbon ile birleştirildiğinde Tungsten Karbür üretilmektedir. Bu malzemenin sertliği, bunu yaygın bıçaklardan daire testere bıçaklarına, matkap uçlarına ve tabii ki CNC işleme endüstrisinde kesici kenarlı takımlarda kullanım için ideal hale getirmektedir. Ayrıca askeriyede, kinetik bombardımanda kullanılan mermi ve füzeleri yapmak için kullanmaktadırlar. Bu tür bir saldırı, zırhı kırmak için patlayıcılar yerine süper yoğun bir malzeme kullanılmaktadır. Tungsten karbür özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• 300 ila 1000 Mpa arasında akma dayanımı
• 500’den 1.500 Mpa’ya gerilme mukavemeti
• Yüksek darbe direnci
• En sert metal alaşım, Mohs ölçeğinde 9 ila 9,5
Titanyum
Yoğunluğu tungsten ve osmiyumdan daha düşük olmasına rağmen, titanyum dayanıklılığı, yüksek mukavemeti: ağırlık oranı, yüksek sünekliği, korozyona direnci ve makul derecede yüksek erime noktası (1650 ° C veya 3000 ° F’yi aşan) ile bilinmektedir. Titanyum nispeten daha az elektrik ve ısı iletme yeteneğine ve paramanyetik özelliklere sahiptir. Simli renktedir ve ticari titanyum dereceleri 63.000 psi gerilme mukavemetine sahiptir. Dünyanın en güçlü metali olan pound-pound olduğu için havacılık endüstrisinde sıklıkla kullanılmaktadır. Saf titanyum, 275 ila 580 Mpa civarında düşük akma dayanımına sahiptir. Bu nedenle, daha güçlü varyasyonlar üretmek için genellikle alaşımlanmaktadır. Bununla birlikte titanyum saf nitrojen gazında yanan tek elementtir, oksijen gerekmemektedir. Titanyumun özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• 980 Mpa çekme dayanımı
• Titanyum alaşımları 1200 Mpa’ya kadar akma dayanımına sahip olabilir
• Mohs sertlik ölçeğinde 6
Titanyum Alüminid
Bu özel alaşım aynı zamanda gama titanyum alüminid olarak da bilinmektedir, titanyum, alüminyum ve vanadyumdan oluşmaktadır. Titanyum alüminid alaşımları, türbin kanatları için düşük ağırlıkla üstün yüksek sıcaklık performansı sunmaktadır ve nikel bazlı alaşımlar kadar güçlüdür, ancak ağırlığın sadece yarısı kadardır. Bununla birlikte, bir jet motorunun titanyum türbin kanatlarını titanyum alüminiddeki tam bir replika ile değiştirmek, motor 300 ° F’nin üzerinde daha sıcak çalışabileceğinden itme hızını artırmaktadır. Titanyum alüminid özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• 880 Mpa çekme dayanımına sahiptir
• 800 Mpa verim gücü
![Dünyadaki En Güçlü Metaller ve Alaşımlar]()
İnkomel
İnkomelİnkomel, östenit, nikel ve krom karışımıdır. Yüksek sıcaklıklar gibi ekstrem koşullarda gücünü koruyan özel bir alaşımdır. Bu yetenek, bunu yüksek hızlı türbinler ve nükleer reaktör uygulamaları için ideal kılmaktadır. İnkomel özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• 1.103 Mpa’ya kadar çekme dayanımı
• 758 Mpa’ya kadar verim gücü
Krom
Bu parlak, süper sert metal, birçok uygulamada tek başına kullanılamayacak kadar kırılgandır. Bu nedenle, sertleştirmek için diğer metallerle alaşımlanmaktadır. Doğal haliyle, var olan en sert metaldir ve elektrokaplama için idealdir. Çin’deki Qin Hanedanlığı’nın ünlü Terracotta Ordusu’nun silahları, matlaşmayı önlemeye yardımcı olan krom birikintileriyle kaplamıştır. Krom özellikleri bulunmaktadır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Yaklaşık 418 Mpa çekme dayanımı
• 316 Mpa akma dayanımı
• Mohs sertlik ölçeğine göre 9
Magnezyum Alaşımları
Bilim adamları yeni alaşımlar oluşturmak için çeşitli magnezyum alaşımları denemeye devam etmektedirler. Bu zaten var olan en güçlü ve en hafif metal olarak adlandırılmıştır. Alüminyumdan daha hafif ve titanyum alaşımlarından daha güçlüdür. Metal otomobillerde kullanılırsa, motorda herhangi bir değişiklik yapmadan otomatik olarak yakıttan % 40 tasarruf sağlamaktadır. O kadar çok alaşım oluşturuluyor ki, çekme veya akma mukavemeti rakamları vermek aylar içinde modası geçmiş olacaktır. Bununla birlikte Apple’ın telefonları, dizüstü bilgisayarları ve tabletleri için çerçeve olarak kullanmak üzere kendi magnezyum alaşımı üzerinde çalıştığı bildirilmiştir.
Osmiyum
Osmiyum, platin ailesine ait bir geçiş metalidir ve doğada meydana gelen en yoğun elementlerden biri olarak kabul edilmektedir. Kurşundan iki kat ve iridyumdan marjinal olarak daha yoğundur. Yoğunluğu 22,59 g/cm 3’tür. Rengi mavimsi gridir, ancak bazen siyahımsı gri varyantlar da mevcuttur, çok sert ve son derece yüksek erime noktasıyla doğada kırılgandır. Bu, işlenmesi için zor bir metal yapmaktadır. Osmiyum çok parlaktır ve geceleri bile yumuşak bir parlaklık vermektedir.
Kaynakça:
https://www.meadmetals.com/blog/what-are-the-strongest-metals
https://owlcation.com/stem/What-is-the-Strongest-Metal-The-Hardest-Metals-Known-to-Man
https://bortec.de/en/blog/the-hardest-metals-in-the-world/
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu