Die stärksten Metalle: Die Top 10 der härtesten Metalle der Welt

Können Sie sich vorstellen, was geschehen wäre, wenn unsere Vorfahren wichtige Metalle wie Silber, Gold, Kupfer und Eisen nicht entdeckt hätten? Wahrscheinlich würden wir noch immer in Hütten leben und Stein als unser wichtigstes Werkzeug benutzen. Die Festigkeit des Metalls spielte eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung unserer Vergangenheit und bildet heute das Fundament, auf dem wir unsere Zukunft aufbauen.

Wenn Sie sich fragen, welche Metalle die härtesten und haltbarsten der Welt sind, beantworten wir diese Frage anhand verschiedener Messmethoden der relativen Materialhärte (Mohs-Skala, Brinell-Härteprüfung) sowie Parametern wie:

• Elastizitätsmodul: berücksichtigt die Elastizität eines unter Zugspannung stehenden Elements, d. h. die Fähigkeit eines Objekts, elastischer Verformung zu widerstehen.
• Streckgrenze: definiert die maximale Zugfestigkeit eines Materials, ab der es plastisches Verhalten zeigt.
• Zugfestigkeit: die maximale mechanische Spannung, ab der ein Material zu versagen beginnt.

10. Tantal

Dieses Metall besitzt drei Vorteile: Es ist fest, dicht und äußerst korrosionsbeständig. Darüber hinaus gehört es wie Wolfram zu den hochschmelzenden Metallen. Um Tantal zu schmelzen, müsste es auf 3017 °C erhitzt werden.

Tantal wird vor allem im Elektroniksektor zur Herstellung langlebiger, hochbelastbarer Kondensatoren für Telefone, Heimcomputer, Kameras und sogar elektronische Geräte in Autos verwendet.

9. Beryllium

Man sollte sich diesem metallischen Prachtstück nicht ohne Schutzausrüstung nähern. Beryllium ist hochgiftig und kann krebserregend und allergisch wirken. Das Einatmen von Luft, die Berylliumstaub oder -dämpfe enthält, kann zur Berylliumkrankheit führen, einer Erkrankung der Lunge.

Beryllium ist jedoch nicht nur schädlich, sondern auch nützlich. Beispielsweise ergeben sich aus der Zugabe von nur 0,5 % Beryllium zu Stahl Federn, die selbst bei glühenden Temperaturen elastisch bleiben. Sie halten Milliarden von Lastwechseln stand.

Beryllium wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Herstellung von Hitzeschilden und Leitsystemen sowie von feuerfesten Materialien verwendet. Sogar die Vakuumröhre des Large Hadron Collider besteht aus Beryllium.

8. Uranus

Diese natürlich vorkommende radioaktive Substanz ist in der Erdkruste sehr weit verbreitet, konzentriert sich aber in bestimmten Hartgesteinsformationen.

Uran, eines der härtesten Metalle der Welt, hat zwei wirtschaftlich bedeutende Anwendungsgebiete: Atomwaffen und Kernreaktoren. Die Endprodukte der Uranindustrie sind daher Bomben und radioaktiver Abfall.

7. Eisen und Stahl

Als Reinstoff ist Eisen nicht so hart wie andere Elemente in der Rangliste. Aufgrund seiner geringen Gewinnungskosten wird es jedoch häufig mit anderen Elementen zu Stahl verarbeitet.

Stahl ist eine sehr feste Legierung aus Eisen und anderen Elementen wie Kohlenstoff. Er ist der am häufigsten verwendete Werkstoff im Bauwesen, im Maschinenbau und in anderen Industriezweigen. Selbst wenn Sie nicht in diesen Branchen arbeiten, verwenden Sie Stahl jedes Mal, wenn Sie Lebensmittel mit einem Messer schneiden (es sei denn, es handelt sich natürlich um Keramik).

6. Titan

Titan ist praktisch ein Synonym für Festigkeit. Es besitzt eine beeindruckende spezifische Festigkeit (30–35 km/h), fast das Doppelte derjenigen von legierten Stählen.

Als hochschmelzendes Metall besitzt Titan eine hohe Beständigkeit gegen Hitze und Abrieb und ist daher eine der beliebtesten Legierungen. Es kann beispielsweise mit Eisen und Kohlenstoff legiert werden.

Wenn eine extrem steife und gleichzeitig leichte Konstruktion benötigt wird, gibt es kein besseres Metall als Titan. Daher ist es die erste Wahl für die Herstellung verschiedener Komponenten im Flugzeug-, Raketen- und Schiffbau.

5. Rhenium

Es handelt sich um ein sehr seltenes und teures Metall, das zwar in der Natur in seiner reinen Form vorkommt, aber üblicherweise als «Zusatzstoff» zu Molybdänit gefunden wird.

Wäre Iron Mans Anzug aus Rhenium gefertigt, könnte er Temperaturen von 2000 °C standhalten, ohne an Festigkeit zu verlieren. Was nach einem solchen Feuerspektakel mit Iron Man im Inneren des Anzugs geschehen würde, wollen wir gar nicht erst erwähnen.

Russland verfügt über die drittgrößten natürlichen Rheniumreserven der Welt. Dieses Metall wird in der petrochemischen Industrie, der Elektronik und Elektrotechnik sowie in Flugzeug- und Raketentriebwerken verwendet.

4. Chrom

Auf der Mohs-Skala, die die Kratzfestigkeit chemischer Elemente misst, rangiert Chrom unter den ersten fünf, hinter Bor, Diamant und Wolfram.

Chrom wird aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit und Härte geschätzt. Es ist leichter zu handhaben als Platingruppenmetalle und kommt häufiger vor, was es zu einem beliebten Element in Legierungen wie Edelstahl macht.

Ein weiteres der stärksten Metalle der Erde wird in Nahrungsergänzungsmitteln verwendet. Natürlich nimmt man dabei kein reines Chrom zu sich, sondern eine lebensmittelkonforme Verbindung mit anderen Substanzen (zum Beispiel Chrompicolinat).

3. Iridium

Iridium gehört wie sein «Bruder» Osmium zur Platingruppe der Metalle und ähnelt Platin im Aussehen. Es ist sehr hart und feuerfest. Um Iridium zu schmelzen, müsste man ein Feuer mit über 2000 °C entfachen.

Iridium gilt als eines der schwersten Metalle der Erde und gleichzeitig als eines der korrosionsbeständigsten Elemente.

2. Osmium

Dieses «harte Eisen» der Metallwelt gehört zur Platingruppe und besitzt eine hohe Dichte. Tatsächlich ist es das dichteste natürlich vorkommende Element der Erde (22,61 g/cm³). Aus diesem Grund schmilzt Osmium erst bei 3033 °C.

In Legierungen mit anderen Platingruppenmetallen (wie Iridium, Platin und Palladium) kann es in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen Härte und Haltbarkeit erforderlich sind, beispielsweise bei Lagertanks für radioaktive Abfälle.

1. Wolfram

Als stärkstes in der Natur vorkommendes Metall ist dieses seltene chemische Element gleichzeitig das feuerfesteste aller Metalle (3422°C).

Wolframtrioxid wurde erstmals 1781 in Form einer Säure entdeckt. Der schwedische Chemiker Carl Scheele nutzte diese Entdeckung. Weitere Forschungen führten die beiden spanischen Wissenschaftler Juan José und Fausto d'Elhuyar zur Entdeckung der Säure im Mineral Wolframit, aus dem sie anschließend mithilfe von Holzkohle Wolfram isolierten.

Wolfram findet nicht nur in Glühlampen breite Anwendung, sondern ist aufgrund seiner extremen Hitzebeständigkeit auch eines der begehrtesten Elemente für die Rüstungsindustrie. Während des Zweiten Weltkriegs spielte dieses Metall eine entscheidende Rolle bei der Förderung der wirtschaftlichen und politischen Beziehungen zwischen den europäischen Ländern.

Wolfram wird auch zur Herstellung von Hartlegierungen und in der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Herstellung von Raketendüsen verwendet.

Tabelle der Zugfestigkeit von Metallen

Legierungen versus Metalle

Legierungen sind Mischungen aus Metallen, deren Hauptzweck die Herstellung eines festeren Materials ist. Die wichtigste Legierung ist Stahl, eine Kombination aus Eisen und Kohlenstoff.

Je höher die Festigkeit der Legierung, desto besser. Und gewöhnlicher Stahl ist hier nicht der «Champion». Vanadiumbasierte Legierungen sind für Metallurgen besonders vielversprechend: Mehrere Unternehmen stellen Varianten mit Zugfestigkeiten von bis zu 5205 MPa her.

Das derzeit stärkste und härteste biokompatible Material ist die Titan-Gold-Legierung β-Ti3Au.