Top 10 Sterkste metalen die van nature voorkomen op Aarde

Waar zouden we zijn zonder metalen? Waarschijnlijk zouden we dan nog in dierenvellen rondlopen en met stenen speren op wild jagen. Het ontdekken van belangrijke metalen zorgde ervoor dat de mensheid via de bronstijd en de ijzertijd terechtkwam in onze huidige moderne tijd.

Als je denkt dat metalen tegenwoordig niet meer belangrijk zijn, heb je het mis. Zonder metalen zijn er bijvoorbeeld geen computerchips, smartphones of moderne transportmiddelen. Hoog tijd dus om je kennis eens grondig op te poetsen met dit overzicht van de tien sterkste metalen ter wereld.

Voordat we beginnen, is het essentieel om te begrijpen hoe we dit precies meten. Wetenschappers gebruiken hiervoor verschillende methodes. In dit overzicht focussen we op de volgende twee kernbegrippen:

• Treksterkte: De maximale mechanische spanning die een materiaal verdraagt voordat het bezwijkt onder trekbelasting. Dit drukken we uit in MPa (Megapascal).
• Elasticiteitsmodulus: De verhouding tussen de uitgeoefende spanning en de specifieke vervorming van het materiaal. Dit geeft aan hoe stijf een metaal is en wordt uitgedrukt in GPa (Gigapascal).

Om het eenvoudig te houden: hoe hoger de getallen, hoe meer kracht er nodig is om het metaal te vervormen of te breken.

10. Aluminium

Treksterkte: 40-50 MPa Elasticiteitsmodulus: 70 GPa

Zonder aluminium zouden er geen moderne vliegtuigen zijn. Het is een bijzonder metaal omdat het, zeker wanneer het gelegeerd is met andere metalen, ongelooflijk sterk is in verhouding tot het lichte gewicht. Hoe lichter een vliegtuig is, hoe minder brandstof en kracht er nodig is om het van de grond te krijgen.

Naast de luchtvaart wordt aluminium voor talloze andere toepassingen gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan muntgeld, lichtgewicht fietsen en onderdelen voor auto’s. Het is een metaal dat niet weg te denken is uit onze huidige industrie.

9. Goud

Treksterkte: 100-120 MPa Elasticiteitsmodulus: 79 GPa

Over goud kunnen we boeken vol schrijven. Hoewel het in zuivere vorm niet het allersterkste metaal op deze lijst is, is het zonder meer het meest kostbare en bekende metaal. Goud wordt al duizenden jaren gebruikt als betaalmiddel en sieraad.

Tot de 20e eeuw bepaalden banken de waarde van geld op basis van de goudvoorraad. In principe kon je vroeger altijd je bankbiljetten inwisselen voor een vaste hoeveelheid goud. Tegenwoordig is het vooral belangrijk in de elektronica vanwege de uitstekende geleidbaarheid en het feit dat het niet corrodeert.

8. Zilver

Treksterkte: 140-170 MPa Elasticiteitsmodulus: 83 GPa

Het tweede edelmetaal in onze lijst is zilver. Dat zilver historisch gezien als minder waardevol dan goud wordt beschouwd, komt puur door de beschikbaarheid: er is simpelweg meer zilver in de aardbodem te vinden dan goud.

Kijk je echter naar de mechanische eigenschappen, dan is zilver sterker dan goud. Zilver wordt veel gebruikt in munten, sieraden en bestek, maar ook in industriële toepassingen zoals zonnepanelen en spiegels. Het heeft bovendien de hoogste elektrische geleidbaarheid van alle metalen.

7. Koper

Treksterkte: 210-220 MPa Elasticiteitsmodulus: 110-130 GPa

Koper is een van de belangrijkste metalen uit de geschiedenis. Door koper te smelten en te combineren met tin ontstond brons, wat een geheel nieuw tijdperk inluidde voor de mensheid. Koper is taai, makkelijk te bewerken en een fantastische geleider.

Tegenwoordig vind je koper overal om je heen. Het vormt de kern van vrijwel alle elektriciteitsdraden in onze huizen en apparaten. Omdat het zo goed warmte en elektriciteit geleidt, blijft de vraag naar dit sterke en veelzijdige metaal constant stijgen.

6. Titanium

Treksterkte: 240-430 MPa Elasticiteitsmodulus: 116 GPa

Velen denken bij titanium aan een extreem zeldzaam materiaal, maar het is eigenlijk een van de meest voorkomende metalen in de aardkorst. Het staat vooral bekend om zijn zeer hoge treksterkte en lage dichtheid.

Titanium is onmisbaar voor de ruimtevaart en voor medische implantaten, omdat het niet door het menselijk lichaam wordt afgestoten. Het is bovendien een uitstekend schild tegen straling. Wanneer het gelegeerd wordt met andere metalen, stijgt de treksterkte zelfs naar waardes boven de 1000 MPa.

5. Nikkel

Treksterkte: 140-195 MPa Elasticiteitsmodulus: 200 GPa

Nikkel is een van de hardste metalen op aarde en wordt massaal gewonnen in landen als Australië. Het metaal is zeer populair voor het maken van roestvrij staal, een product dat je in elke keuken en industrie tegenkomt.

De toepassingen van nikkel zijn eindeloos. Het wordt gebruikt in oplaadbare batterijen, gitaarsnaren en microfoons. Het is een cruciaal onderdeel van de moderne technologie en zorgt ervoor dat constructies bestand zijn tegen corrosie en extreme temperaturen.

4. Chroom (Chromium)

Treksterkte: 410-700 MPa Elasticiteitsmodulus: 279 GPa

Chroom is een metaal dat vooral bekend is als glimmend beschermlaagje. Door een laagje chroom over een ander metaal aan te brengen, wordt het beschermd tegen roest. Maar onderschat de sterkte van het materiaal zelf niet; chroom is extreem hard en stijf.

Ongeveer 85 procent van al het gewonnen chroom ter wereld wordt gebruikt in legeringen. Het is het belangrijkste ingrediënt om staal roestvrij te maken. Zonder chroom zouden onze auto-onderdelen en medische instrumenten binnen de kortste keren wegroesten.

3. Tantaal

Treksterkte: 200-285 MPa Elasticiteitsmodulus: 186 GPa

Tantaal is misschien niet het bekendste metaal, maar het is wel zeer waardevol voor de high-tech industrie. Het heeft een zeer hoge dichtheid en een extreem hoog smeltpunt. De hoge dichtheid betekent dat de moleculen zeer dicht op elkaar zitten, wat resulteert in een stevig materiaal.

Je vindt tantaal vooral in condensatoren voor kleine elektronische apparaten. Dankzij tantaal kunnen onze telefoons, camera’s en computers zo compact en krachtig zijn als ze vandaag de dag zijn. Een essentieel metaal voor de moderne wereld.

2. IJzer en Staal

Treksterkte: 200 MPa (Zuiver ijzer) / 400-2000+ MPa (Staal) Elasticiteitsmodulus: 200 GPa

Zuiver ijzer is op zichzelf relatief zacht, maar het is de basis voor de sterkste constructies op aarde. Door ijzer te combineren met een klein beetje koolstof ontstaat staal. Staal is de ruggengraat van de moderne architectuur en infrastructuur.

Van gigantische bruggen tot wolkenkrabbers en schepen; staal biedt de nodige stijfheid en sterkte. Omdat ijzer een van de meest voorkomende elementen op aarde is, blijft staal het belangrijkste constructiemateriaal voor de mensheid.

1. Wolfraam (Tungsten)

Treksterkte: 550-1500 MPa Elasticiteitsmodulus: 411 GPa

De onbetwiste koning van de sterke metalen is wolfraam. Geen enkel ander natuurlijk metaal komt in de buurt van de treksterkte en de enorme stijfheid van dit materiaal. Het werd pas laat in de geschiedenis ontdekt, maar werd al snel onmisbaar.

Wolfraam heeft het hoogste smeltpunt van alle metalen (ruim 3400 graden Celsius). Het wordt gebruikt in de ruimtevaart, de wapenindustrie en voor gereedschappen die extreem hard moeten zijn. Vanwege de ontzagwekkende hittebestendigheid en sterkte is wolfraam de absolute nummer een.