為了確定地球上最堅固的金屬，我們需要制定一些基本規則。首先，有多種方法可以測量特定金屬的強度。

抗拉強度，單位是磅/平方英寸（psi），反映了材料在不斷裂的情況下所能承受的最大載荷。屈服強度測量引起永久變形所需的應力量。

鎢是所有純金屬中屈服強度和抗拉強度最高的，可以說是世界上最堅固的金屬。然而，它不是最硬的金屬元素，甚至不是重量最大的金屬。

說到純金屬，確定最強金屬也會帶來一個問題：最強金屬必須是天然金屬（非合金金屬）還是多種不同金屬的合金？鋼被認為是地球上最堅固的合金。

讓我們來看看地球上最堅固的金屬以及它們令人驚訝的用途。

鎢

鎢具有最高的熔點（3695 K）和極限抗拉強度（142,000 psi）的任何天然金屬。鎢及其合金已被用來制造白熾燈泡和電視燈管的燈絲。

就其本身而言，這種稀有金屬的莫氏硬度為7.5（金剛石為10），但碳化鎢的化合物硬度要高得多（9.5），用于制造工具。

鋼

鋼是兩種元素的合金：鐵（金屬）和碳（非金屬）。鋼合金的鐵與鋼以及任何附加金屬的比例各不相同。例如，要制造不銹鋼，就要把鋼和鉻結合起來。碳素鋼含有較高比例的碳，使其比其他鋼合金更堅固。

鋨

鋨是世界上密度最大的天然金屬之一。然而，鋨很脆，所以通常很少用于合金中。你可以在電路元件中找到鋨。

鉻

如果你認為強度就是硬度，你可能會認為鉻是世界上最強的金屬。鉻的莫氏硬度為8.5，是地球上最硬的金屬。它還能抵抗腐蝕，因此鍍鉻很受歡迎。

鈦

鈦以希臘神話中巨大的泰坦命名，它的抗拉強度與密度之比是地球上所有金屬中最高的。鈦合金（鈦和其他金屬的混合物）擁有地球上任何金屬的最高強度重量比。純鈦和鋼一樣堅固，但重量輕45%。

鈦令人印象深刻的強度重量比使鈦合金成為飛機發動機和車身、火箭、導彈的首選材料——任何需要金屬部件盡可能堅韌和輕便的應用。雖然它不是一種特別稀有的金屬，但由于開采和生產它的成本很高，它很昂貴。

空客A380是世界上最大的客機，使用了77噸鈦，主要用于其巨大的發動機。

由于20世紀30年代被稱為“諾克斯工藝”的冶金創新，鈦的商業鍛造在20世紀40年代和50年代進入了全面發展階段。第一個應用是軍用飛機和潛艇（美國和俄羅斯），然后是20世紀60年代的商用飛機。

鈦的發現

早在1791年，一位業余的英國礦物學家兼教堂牧師威廉·格雷戈爾在康沃爾鎮附近的一條小溪里撈到了一些奇怪的黑沙子。有些沙子是磁性的，格雷戈爾斷定這是氧化鐵，但另一種物質是一個謎。它肯定是另一種氧化物，但不是皇家地質學會的記錄。

1795年，德國化學家馬丁·海因里希·克拉普羅斯重新發現了這種奇怪的氧化物，并以希臘神話中奧林匹亞神之前的神的名字為其命名為氧化鈦。

盡管純鈦是在18世紀晚期被發現的，但直到1910年，為通用電氣工作的美國化學家馬修·亨特才從氧化物中分離出純鈦。當時，他在一個密封的“炸彈”中發現了如何在高溫高壓下從氧化物中分離出這種銀色金屬。

鈦不生銹

腐蝕是一種電化學過程，隨著時間的推移會慢慢破壞大多數金屬。當金屬暴露在氧氣中，無論是在空氣中還是在水下，氧氣都會奪取電子，形成我們所說的金屬“氧化物”。最常見的腐蝕性氧化物之一是氧化鐵，也就是鐵銹。

但并不是所有的氧化物都會使底層金屬受到腐蝕。當鈦與氧氣接觸時，在其表面形成一層薄薄的二氧化鈦（TiO2）。這個氧化層實際上保護下面的鈦免受大多數酸、堿、污染和鹽水的腐蝕。

鈦的天然防腐性能使其不僅是飛機的理想材料，也是暴露在高腐蝕性鹽水中的海底部件的理想材料。船的螺旋槳幾乎都是用鈦做的，船的內部壓艙物和管道系統以及暴露在海水中的船上硬件也是如此。

鈦存在于身體的各個部位，從頭到腳

保護鈦免受腐蝕的二氧化鈦薄層也使其成為植入人體最安全的材料。鈦具有完全的“生物相容性”，這意味著它無毒、無過敏性，甚至可以與人體組織和骨骼融合。

鈦是外科手術的首選材料，用于骨和關節植入物、顱板、牙植入物的根部、人造眼睛和耳朵的支架、心臟瓣膜、脊柱融合物，甚至尿道支架。

鈦之所以成為髖關節置換術和骨折釘的首選材料，還有一個原因是鈦具有眾所周知的高強度重量比，這使得植入物重量輕，而且它具有與人骨相同的彈性。

高爾夫球桿和其他運動器材的鈦制秋千

隨著純鈦的價格在20世紀后期下降，制造商開始為這種神奇的金屬尋找更多的商業應用。鈦的輕質強度使其非常適合體育用品。

最早的鈦制高爾夫球桿是在20世紀90年代中期上市的，其中包括一根來自卡拉威的巨型高爾夫球桿，名為Great Big Bertha。與鋼制或木制球桿相比，這些球桿價格昂貴，但它們的成功促使其他體育用品制造商開始涉足鈦合金。

現在，你可以在任何重量、強度和耐用性都很關鍵的運動器材中找到鈦：網球拍、長曲棍球棒、滑雪板、自行車架、棒球棒、遠足和登山設備、露營裝備，甚至是專業賽馬的馬蹄鐵。

白色油漆（和蛋糕糖霜）中含有鈦

每年生產的630萬噸鈦中，只有5%被鍛造成金屬。絕大多數都變成了二氧化鈦，這種材料可以自然地保護鈦免受腐蝕。二氧化鈦在世界范圍內被用作油漆、化妝品、藥品和食品的無毒美白色素，包括白色蛋糕糖衣。

白色油漆過去是用含鉛顏料染色的，但一旦人們知道鉛對健康的影響，二氧化鈦就取而代之了。事實證明，鈦基顏料有一些很酷的特性。

房屋油漆工選擇以鈦為基礎的白色油漆，因為它們具有防腐蝕作用，使用壽命更長。氧化鈦具有極強的折光性，這使它比鉆石更自然地發光，并產生一種特別明亮的白色陰影。

氧化鈦還能反射紅外光，這就是為什么鈦基涂料總是用于太陽觀測站的外部，以分散模糊圖像的紅外光。