БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (МЕ)

) .Эти работы легли в основу современной электронной теории металлов. В 1930 Л. показал, что металлов обусловлен орбитальным движением этих же электронов и составляет ¹/ ₃спинового парамагнетизма. В магнитных полях и при низких температурах он может проявляться в виде сложной периодической зависимости магнитного момента от поля. Квантовые осцилляции магнитной восприимчивости и электросопротивления в магнитном поле были затем обнаружены экспериментально (см. ) .

 В 1929-30 Ф. Блох и Л. Бриллюэн рассмотрели влияние периодического поля кристаллической решётки на электронный газ. Это позволило объяснить, например, длину свободного пробега электронов в металле, намного превышающую среднее расстояние между атомами, и привело к созданию зонной теории твёрдых тел. Для металла определяющим является наличие незаполненной энергетической зоны, через которую проходит Ферми поверхность. Теплопроводность, электропроводность и многие др. свойства металлов определяются электронами именно этой зоны (электронами проводимости). Исследуя отклик металла на воздействие статических и переменных электрических и магнитных полей (квантовые осцилляции, гальваномагнитные явления, магнитоакустический эффект, циклотронный резонанс и др.), находят для электронов закон дисперсии (зависимость энергии от импульса). В совокупности с данными об энергетическом спектре электронов (получаемых, например, из эмиссионных рентгеновских спектров) это даёт достаточно полное представление об электронах в металле.

  Изучение самой решётки также важно, т.к. её особенности определяют такие свойства металлов, как теплоёмкость и электропроводность. Методы , и позволили расшифровать атомную и магнитную структуры металлов, а также исследовать тепловые колебания кристаллической решётки. Резонансные методы (ЭПР, ЯМР, ) сделали возможным изучение локальных внутрикристаллических магнитных и электрических полей в металлах (см. ) .

 Применение к электронам в металле теории (В. ,П. ,1927) позволило понять природу и обнаружить новые магнитоупорядоченные состояния металла - (Л. Неель, 1932) и .Исследование взаимодействия электронов друг с другом и с решёткой позволило раскрыть природу (Дж. ,Л. ,Дж. ,1957). Изучение нормальных, сверхпроводящих и магнитоупорядоченных (ферро-, антиферро- и ферримагнитных) металлов - три основных направления микроскопической теории металлов.

  Теория дефектов. влияют практически на все свойства металлов. Влияние дефектов начали изучать в 40-е годы в связи с изучением и пластической деформации (см. ). Центральное место в теории дефектов занимает представление о дислокациях, перемещение которых объясняет пластические деформации кристаллов. Эти представления появились в работах ряда исследователей (Л. , 1928, Ю. Делингер, 1929, Е. Орован, М. Поляни, У. Тейлор, 1934, Я. И. Френкель, 1938) вследствие невозможности объяснить малое сопротивление деформации в рамках микроскопической теории идеального кристалла, дававшей оценку, в десятки тыс. раз превосходящую наблюдаемые величины. Исследования дислокаций (в т. ч. с помощью электронного микроскопа и рентгеновской топографии) в сочетании с теоретическими исследованиями в 50-60-е гг. позволили объяснить большинство механических свойств металлов. Например, предел текучести и деформационное старение металлов объясняются упругим взаимодействием дислокаций с примесными атомами; деформационное упрочение - дислокационными скоплениями (Н. Ф. Мотт, Ж. Фридель, А. Зегер и др.); процессы полигонизации (разбиения деформированных монокристаллов на блоки) - дислокационной структурой границ зёрен (В. Рид, У. Шокли, Ф. Франк и др.).

  Рождение и перемещение точечных дефектов приводят к образованию дислокации и, кроме того, играют самостоятельную роль в процессах диффузии, самодиффузии и связанных с ними явлениях. Т. о., совокупность дефектов в кристалле, образующая его дефектную структуру, определяет многие свойства реального металла. Это относится не только к механическим свойствам. Рассеяние электронов и на дефектах может играть важную роль во многих кинетических явлениях в металлах. Изучение влияния дефектов на физические свойства - быстро развивающаяся область современной М.

  Сплавы. Гетерофазные структуры.Способность образовывать твёрдые растворы и сплавы - одно из важнейших свойств металлов, обеспечивающее им широкое применение. Теория - старейшее направление М., развитие которого тесно связано с проблемами практического металловедения.

  Явление широко используется на практике для придания металлическим материалам желательных свойств путём термической обработки. Полиморфное превращение приводит к коренному изменению всех физических свойств металла (нередко при этом происходит превращение металла в неметалл). Важное направление в М. - изучение полиморфных модификаций, возникающих в условиях высоких давлений, сверхсильных магнитных полей и т.п. Исследование областей устойчивости различных полиморфных фаз в зависимости от внешних условий (температуры, давления, полей), а для сплавов также от концентрации позволяет построить .

  Теория фаз, начавшая развиваться ещё в 19 в., рассматривает фазовые равновесия, фазовые превращения, а также структуру и свойства гетерофазных систем. Превращение одной (фазы в другую, как правило, происходит путём образования в исходной фазе отдельных кристаллов новой фазы, которые растут, взаимодействуют и образуют сложную гетерофазную систему (см. ). Форма, размер и взаимное расположение кристаллов определяют гетерофазную структуру реального металла. Регулируя гетерофазную структуру, можно изменять свойства металлических материалов. При этом свойства гетерофазной системы могут не сводиться к «сумме свойств» отдельных фаз. Такая неаддитивность свойств связана с наличием межфазных границ, удельный объём которых в мелкодисперсных системах может быть достаточно велик, а также со значительным искажением фаз из-за их упругого взаимодействия. Влияние упругого взаимодействия фаз наиболее полно проявляется при фазовых превращениях мартенситного типа, когда не меняются ни состав, ни степень порядка, а фазы отличаются только положением узлов кристаллических решёток. Физическая природа исследовалась в работах Г. В. с сотрудниками (см. также ).

  Изучение эволюции гетерофазной системы во времени при различных внешних условиях, т. е. кинетики фазового превращения, позволяет судить о промежуточных состояниях гетерофазной структуры, которые возникают в процессе превращения и затем могут достаточно долго сохраняться, если изменение внешних условий «замораживает» превращение. Примером такой неравновесной гетерофазной структуры служат , размер зёрен которых определяется скоростью зарождения и роста зёрен в процессе . Вследствие упругого взаимодействия между фазами часто образуются многофазные метастабильные состояния, характеризующиеся регулярным пространственным расположением фаз.

  Т. о., строение реальных металлов характеризуется наличием трёх структур различного масштаба: микроскопической (атомно-кристаллической), дефектной и гетерофазной. Между различными «этажами» этой «иерархии» структур существует тесная взаимосвязь, однако различие в масштабах оправдывает исторически сложившееся различие в методах их экспериментальное и теоретическое изучения. С этим связано существование трёх направлений М.: микроскопическая теория металлов, исследования дефектов и их влияния на свойства металлов, изучение фаз и гетерофазных металлических материалов, которые с различных сторон решают общую проблему М. - связь физических свойств металла и наблюдающихся в нём явлений с его строением и зависимость внутреннего строения металлов от внешних условий.

  Лит. см. при ст. .

  Ю. А. Осипьян, А. Л. Ройтбурд.

Металлофоны

Металлофо'ны(от и греч. phone - звук), музыкальные инструменты, источником звука которых служит их упругое металлическое тело. См. , , , , , , , .

Металлсодержащее топливо

Металлсодержа'щее то'пливо,топливо для , содержащее лёгкие металлы - Li, Be, Mg, Al и др. - в виде порошка или их химических соединений (гидриды, металлоорганические соединения). Металлы и их соединения в ряде случаев увеличивают , этим преимуществом обладают и борсодержащие топлива. Применяются алюминизированные твёрдые ракетные топлива, а также жидкое пусковое М. т. (триэтилалюминий) для обеспечения химического зажигания в двигателях, использующих жидкий кислород в качестве окислителя. Проводятся экспериментальные работы по освоению бор- и бериллийсодержащих ракетных топлив.

«Металлург»

« Металлу'рг»,ежемесячный производственно-массовый журнал министерства чёрной металлургии СССР и ЦК профсоюза рабочих металлургической промышленности. Выходит в Москве с 1956. Переиздаётся на английском языке в США. Освещает вопросы внедрения новой техники и передовой технологии, механизации и автоматизации производства, модернизации оборудования и повышения производительности труда. Публикует материалы о передовиках производства чёрной металлургии, по экономике и технике безопасности отрасли, о работе творческих объединений и др. Тираж (1974) 23 тыс. экземпляров.

Металлургии институт

Металлу'рги'и институ'тим. А. А. Байкова Академии наук СССР, научно-исследовательское учреждение, ведущее работы по металлургии, металловедению и обработке чёрных, цветных и редких металлов и сплавов. Создан в Москве в 1938. Изучает физико-химические основы процессов получения металлов и сплавов, в том числе новых металлических материалов со специальными свойствами; разрабатывает эффективные процессы производства и обработки металлов. Результаты работ публикуются в сборниках института, монографиях, «Докладах АН СССР», «Известиях Академии наук СССР. Металлы», в журнале «Физика и химия обработки материалов» и др. В М. и. имеется аспирантура (институту дано право приёма к защите докторских и кандидатских диссертаций), своё СКБ, разрабатывающее приборы и установки для исследований в области металлургии. Организатором и первым директором института был академик АН СССР И. П. Бардин; в институте работали академики АН СССР А. А. Байков, Э. В. Брицке, Н. Т. Гудцов, М. М. Карнаухов, М. А. Павлов, А. М. Самарин, член-корреспондент АН СССР И. А. Одинг и др.

Металлургическая печь

Металлурги'ческая печь,тепловой агрегат для выплавки металлов и сплавов, нагрева слитков и заготовок перед прокаткой, термической обработки прокатной продукции и др. целей. См. .

Металлургическое машиностроение

Металлурги'ческое машинострое'ние,см. в ст. .

Металлургическое образование

Металлурги'ческое образова'ние,отрасль , имеющая целью подготовку инженеров и техников различного профиля по выплавке чёрных и цветных металлов и сплавов, по обработке их давлением, металловедению, металлофизике, термической обработке металлов, литейному производству, экономике и организации металлургического производства и др.

  История и развитие М. о. тесно связаны с . В России в 18-19 вв. квалифицированные рабочие и мастера-металлурги готовились в горнозаводских школах и горных училищах. Наиболее высокий уровень подготовки (соответствующий квалификации техника) был достигнут в Уральском горном, Пермском реальном (на горнопромышленном отделении), Нижнетагильском горнозаводском, Домбровском горном училищах и в горном училище Полякова в Горловке.

  Высшее М. о. возникло в России во 2-й половине 18 в., когда в 1773 в Петербурге открылось Горное училище, переименованное впоследствии в Горный институт. В течение столетия Горный институт являлся единственным горно-металлургическим вузом России. Из него вышли выдающиеся учёные, внёсшие большой вклад в развитие отечественной металлургии: П. П. Аносов, Н. А. Курнаков, М. А. Павлов и др. В 1834 преподавателями института была организована в Петербурге Горная школа для подготовки техников-металлургов (один из выпускников этой школы Д. К. Чернов стал впоследствии основоположником металловедения).

  Металлургические знания впервые начали сообщаться в Петербургском горном институте в курсе «Наставление учителю химического класса». В этом курсе металлургия была составной частью химии; в 1804 курс металлургии стал самостоятельной дисциплиной. Позднее в Горном институте выделились как самостоятельные горное и заводское отделения (на заводском отделении, которое давало высшее М. о., читались курсы физической химии и металлургии). С развитием горнозаводской промышленности на юге России открылись новые специальные учебные заведения. В 1899 в Екатеринославе (ныне Днепропетровск) основано Высшее горное училище, в котором преподавалась металлургия (в 1921 преобразовано в Горный институт им. Артема, из которого в 1930 выделился ); в 1898 в Киеве открылся политехнический институт, где готовились и инженеры-технологи по металлургии. В начале 20 в. созданы Томский технологический (1900), Петербургский политехнический (1902) и Новочеркасский политехнический (1907) институты. где также осуществлялась подготовка инженеров-металлургов. Известная научная металлургическая школа сложилась в Петербургском политехническом институте, в котором преподавали виднейшие учёные-металлурги А. А. Байков, М. А. Павлов, В. Е. Грум-Гржимайло и др.

  Бурное развитие металлургии и М. о. началось после Октябрьской революции 1917. В 1918 в Москве открылась Горная академия, в составе которой был и металлургический факультет; в 1930 на базе факультетов академии созданы Московский институт стали (ныне ) и Московский институт цветных металлов и золота (см. в ст. ) .В период индустриализации страны для подготовки специалистов-металлургов организованы металлургический и горно-металлургический институты: Сибирский (в Новокузнецке, 1930), Мариупольский (ныне Ждановский, 1930), Московский вечерний (1931), Северокавказский (в Орджоникидзе, 1931), Магнитогорский (1932) и др., а также несколько металлургических техникумов.

  Строительство крупных металлургических заводов, оснащенных современной техникой, потребовало не только увеличения числа инженеров, но и улучшения их подготовки. В 1937 были пересмотрены учебные планы металлургических институтов и установлены 3 основные специальности: металлургия чёрных металлов (доменное, сталеплавильное и литейное производство); пластическая и термическая обработка металлов (прокатное производство, ковка, штамповка и термическая обработка); механическое оборудование металлургических цехов. В учебном планы включены новые дисциплины: теория металлургических процессов, металлургические печи, огнеупорные материалы, металлургия чугуна и стали, обработка металлов давлением, рентгенография и испытание металлов, экономика металлургии, техника безопасности и др.

  Система современного М. о. в СССР основана на органическом соединении теоретического обучения с практической подготовкой будущих специалистов. Теоретический фундамент М. о. составляют физико-математические и химические науки, механика (теоретическая и прикладная), металловедение, теория металлургических процессов, электроника, экономика и др. Все студенты изучают марксистско-ленинскую теорию. В учебные планы старших курсов включены специальные дисциплины, определяющие специализацию в области металлургии.

  В соответствии с требованиями научно-технической революции и новыми задачами коммунистического строительства в вузах расширено изучение фундаментальных наук, новых курсов: научной организации труда, автоматизированных систем управления, электронно-вычислительных машин и их практическое применения в металлургии, инженерной психологии и др. Широкое привлечение студентов к участию в научных исследованиях, а также введение учебной научно-исследовательской практики стали одними из основных методов воспитания творческого специалиста.

  Современное М. о. имеет стройную систему специальностей и отражает состояние металлургической промышленности и науки. В связи с потребностями народного хозяйства, науки и техники введены новые специальности: физика металлов, физико-химические исследования металлургических процессов, автоматизация и комплексная механизация металлургической промышленности, производство чистых металлов и полупроводниковых материалов, кибернетика металлургического производства, физические методы пыле- и газоулавливания на металлургических предприятиях. Срок обучения в металлургических вузах (факультетах) - 5-5,5 лет.

  В 1973 подготовка инженеров-металлургов в СССР осуществлялась в металлургическом и горно-металлургическом институтах Москвы, Днепропетровска, Жданова, Красноярска, Магнитогорска, Орджоникидзе, Новокузнецка, в Коммунарском горно-металлургическом институте (основан в 1958 в Коммунарске Ворошиловградской области), а также в Ленинградском горном институте, на металлургических факультетах Ленинградского, Уральского (Свердловск), Челябинского, Иркутского, Киевского, Донецкого, Казахского (Алма-Ата), Карагандинского, Грузинского (Тбилиси), Липецкого политехнического институтов, Днепродзержинского индустриального института (в большинстве этих вузов имеются дневные, вечерние и заочные отделения), Норильского и Краматорского вечерних индустриальных институтов, Всесоюзного (Москва), Северо-Западного (Ленинград) и Украинского (Харьков) заочных политехнических институтов, на заводе-втузе при Карагандинском металлургическом комбинате (Темиртау), в Московском вечернем металлургическом институте.

  Подготовка техников-металлургов осуществляется в СССР по широкой номенклатуре специальностей в горно-металлургическом и металлургическом техникумах Свердловска, Первоуральска, Серова, Москвы, Челябинска, Златоуста, Днепродзержинска, Никополя, Днепропетровска, Кривого Рога, Енакиева, Макеевки, Запорожья и др., а также в индустриальных техникумах Новокузнецка, Златоуста, Днепропетровска и др. Срок обучения - 4 года (см. ) .В 1972/73 учебном году на специальностях М. о. обучалось: в вузах 54,5 тыс. человек, в техникумах - 48,5 тыс. человек; приём соответственно составил: в вузах - 11,6 тыс. человек, в техникумах - 14,9 тыс. человек; выпуск - 8 тыс. человек и 11,2 тыс. человек. Педагогические и научные кадры в области металлургии готовятся в аспирантуре, организованной в более чем 30 металлургических, горно-металлургических, политехнических, индустриальных втузах и научно-исследовательских учреждениях. Московского институту стали и сплавов, Днепропетровскому и Магнитогорскому им. Г. И. Носова металлургическим институтам предоставлено право принимать к защите докторские и кандидатские диссертации, Московскому вечернему, Северокавказскому и Сибирскому им. Серго Орджоникидзе институтам - кандидатские. Квалифицированных рабочих для металлургической промышленности (горновые доменных печей, подручные сталеваров, вальцовщики, плавильщики и др.) выпускают (см. также ) .

 Существенный вклад в развитие металлургии и М. о. внесли известные советские учёные И. П. Бардин, Б. В. Старк, М. М. Карнаухов. А. Н. Вельский, А. М. Самарин, В. П. Елютин, А. А. Бочвар и др.

  В др. социалистических странах подготовка металлургов осуществляется: в ГДР - во Фрейбергской горной академии, в Дрезденской высшей технической школе; в Польше - в Краковской горно-металлургической академии, Варшавском и Познанском политехническом институтах; в Чехословакии - в Горно-металлургической школе (Острава), в Высшей технической школе (Кошице); в Венгрии - в Будапештском политехническом институте; в Болгарии - в Софийском химико-технологическом институте.

  В капиталистических странах М. о., как правило, осуществляется в инженерных колледжах или на металлургических факультетах, входящих в состав университетов. Важнейшими центрами М. о. являются: в США - Массачусетсский технологический институт (Кембридж), Технологический институт Карнеги (Питсбург), металлургические факультеты и колледжи Гарвардского, Нью-Йоркского, Колумбийского, Чикагского и др. университетов; в Великобритании - металлургические факультеты и колледжи университетов Кембриджа, Бирмингема, Манчестера, Лидса и Шеффилда; в ФРГ - Горная академия в Клаустале, высшие технические школы в Ахене, Кельне, Гамбурге и др.; во Франции - Центральные научно-исследовательские институты металлургии в Париже и Сент-Этьенне, Высшая национальная школа электрохимии и электрометаллургии в Гренобле и др. В развивающихся странах М. о. осуществляют: в Индии - Бомбейский, Кхарагпурский и Канпурский технологический институты, Бенгальский инженерный колледж, инженерные колледжи в Пуне и Варанаси; Бирме - Рангунский технологический институт; АРЕ - Каирский университет, Эт-Таббинский металлургический институт; Алжире - Аннабский горно-металлургический институт и др.

  Лит.:Высшие учебные заведения горной и металлургической промышленности СССР, М., 1948; Полухин П. И., О подготовке специалистов-металлургов в США, «Вестник высшей школы», 1958, № 3; его же, Новый этап в развитии советской высшей школы, М., 1960; его же, Высшее металлургическое образование в СССР за 50 лет, «Известия вузов. Чёрная металлургия», 1967, № 10; Веселова А. Н., Среднее профессионально-техническое образование в дореволюционной России, М., 1959. См. также лит. при ст. .

  П. И. Полухин.

«Металлургия»

« Металлу'рги'я»,центральное издательство Государстввенного комитета Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, выпускающее литературу по чёрной и цветной металлургии. Основано в 1939 в Москве как Металлургиздат, с 1963 - «М.». Издаёт научно-техническую, производственно-техническую, справочную, учебную и др. литературу, а также каталоги, плакаты; 7 журналов, в том числе , и др. В 1973 книжная продукция издательства составила 207 названий тиражом 1,7 млн. экземпляров, объёмом 21 400 тыс. печатных листов-оттисков.

  В. П. Адрианова.

Металлургия

Металлурги'я(от греч. metallurgйo - добываю руду, обрабатываю металлы, от mйtallon - рудник, металл и йrgon - работа), в первоначальном, узком значении - искусство извлечения металлов из руд; в современном значении - область науки и техники и отрасль промышленности, охватывающие процессы получения металлов из руд или др. материалов, а также процессы, связанные с изменением химического состава, структуры, а следовательно, и свойств металлических сплавов. К М. относятся: предварительная обработка добытых из недр земли руд, получение и рафинирование металлов и сплавов; придание им определённой формы и свойств.

  В современной технике исторически сложилось разделение М. на чёрную и цветную. охватывает производство сплавов на основе железа: , , (на долю чёрных металлов приходится около 95% всей производимой в мире металлопродукции). включает производство большинства остальных металлов (см. в технике). В связи с использованием атомной энергии развивается производство радиоактивных металлов. Металлургические процессы применяются также для производства полупроводников и неметаллов (кремний, германий, селен, теллур, мышьяк, фосфор, сера и др.); некоторые из них получают попутно с извлечением металлов. В целом современная М. охватывает процессы получения почти всех элементов периодической системы, за исключением галоидов и газов.

  Возникновение М., как показывают археологические находки, относится к глубокой древности (см. рис. 1 ). Обнаруженные в 50-60-х гг. 20 в. в юго-западной части Малой Азии следы выплавки меди датируются 7-6-м тыс. до н. э. Примерно в это же время человек познакомился с самородными металлами: золотом, серебром, медью, а затем и с метеоритным железом. Сначала металлические изделия изготовляли путём обработки металлов в холодном состоянии. Медь и железо с трудом подвергались такой обработке и поэтому не могли найти широкого применения. После изобретения горячей кузнечной обработки (ковки) медные изделия получили более широкое распространение (эпоха ) .Овладение искусством выплавки меди из окисленных медных руд и придания ей нужной формы литьём (5-4 тыс. до н. э.) привело к быстрому росту производства меди и к значительному расширению её применения. Однако ограниченное количество месторождений окисленных медных руд обусловило необходимость освоения гораздо более сложного процесса переработки сульфидных руд с применением предварительного обжига руды и рафинирования меди путём повторного плавления. Возникновение этого процесса относится примерно к середине 2-го тыс. до н. э. (Ближний Восток, Центральная Европа).

  Во 2-м тыс. до н. э. начали широко применяться изделия из бронзы (сплава меди с оловом), которые по качеству значительно превосходили медные. Бронзовые орудия труда, оружие и др. предметы отличались большей устойчивостью против коррозии, упругостью, твёрдостью, остротой лезвия. Кроме того, бронза имела более низкую температуру плавления, чем медь, и лучше заполняла литейную форму. Из неё легче было отливать всевозможные изделия. Вытеснение меди бронзой означало переход к