БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (МЕ)

Существует несколько разновидностей металлотермического процесса. Внепечной процесс проводится в тех случаях, когда теплоты, выделяющейся во время протекания восстановительных реакций, достаточно для получения продуктов реакции в жидком состоянии и хорошего их разделения (1750—2300 °С); используется в алюминотермии. Электропечной процесс применяется, когда выделяющейся теплоты недостаточно для расплавления и необходимого перегрева продуктов плавки — недостающее тепло подводится посредством электронагрева; процесс широко распространён. Вакуумная М. позволяет выделять легкоиспаряющиеся металлы (например, магний) во время их восстановления в условиях вакуума (при 800—1400 °С) или получать металлы с пониженным содержанием газов.

Лит.: Металлургия титана, М., 1968; Рысс М. А., Производство ферросплавов, М., 1968; Беляев А. И., Металлургия лёгких металлов, 6 изд., М., 1970.

В. А. Боголюбов.

Металлотка'цкий стано'к, автоматический станок для изготовления тканых металлических сеток из различных видов проволоки — стальной, из цветных металлов и сплавов круглого, квадратного, прямоугольного и др. сечений. М. с. — видоизменённый ткацкий станок с той же принципиальной схемой. Как и в обычных процессах ткачества, непрерывно повторяющееся передвижение ремизных рам с галевами и челнока создаёт переплетения основных и уто'чных проволок, образуя металлическую сетку. М. с. подразделяются на 3 основные группы: для лёгких, средних и тяжёлых, особо плотных сеток. Отношение площади проволоки к общей площади сетки составляет соответственно до 25%, от 25 до 50% и от 50 до 75%. На М. с. могут быть выполнены разнообразные виды переплетений, по характеру которых различают тканые металлические сетки гладкие с квадратными ячейками, саржевые с квадратными ячейками, фильтровые и др.

Металлотропи'зм(от металлы и греч. trópos — поворот, направление), способность растений и микроорганизмов реагировать на присутствие того или иного металла ростом в сторону металла (положительный М.) или от него (отрицательный М.). Положительный М. к железу открыт в 1892 финским ботаником Ф. Эльвингом у мукорового гриба Phycomyces nitens. Отрицательный М. к меди и положительный к железу и алюминию у того же гриба обнаружил русский ботаник А. Г. Генкель (1905). Металлы, испускающие (под влиянием радиоактивности среды — воздуха, почвы) незначительное вторичное излучение (например, алюминий), вызывают положительный М., металлы с интенсивным излучением (например, медь) — отрицательный. Отрицательное дистантное действие металлов на бактерии и проростки горчицы установлено русскими микробиологами Г. А. Надсоном и Е. А. Штерн в 1937.

Металлофи'зика, раздел физики, изучающий строение и свойства металлов. Как и физика диэлектриков и полупроводников, М. является составной частью физики твёрдого тела. Современная М. представляет собой синтез микроскопической теории, объясняющей свойства металлов особенностями их атомного строения, и теоретического металловедения, использующего макроскопические методы термодинамики, механики сплошных сред и др. для исследования строения и свойств реальных металлических материалов. Широкое использование металлов привело к тому, что их основные физические и химические свойства были изучены ещё в 19 в. Однако природа этих свойств не могла быть понята без развития представлений об атомном строении вещества.

Микроскопическая теория металловначала развиваться в 20 в. В 1900 П. Друде предложил модель металла, в которой электропроводность осуществлялась потоком «электронного газа», заполняющего промежутки между атомами. Полагая, что электронный газ находится в тепловом равновесии и что под действием приложенного электрического поля электроны «дрейфуют», сталкиваясь с атомами, Друде получил правильную величину электропроводности металлов при комнатных температурах, а также объяснил связь электро- и теплопроводностей ( Видемана — Франца закон ) . Х. Лоренц развил идею Друде, применив к электронному газу кинетическую теорию газов. Однако построенная на применении законов классической механики и статистики строгая теория Друде — Лоренца оказалась более уязвимой при сопоставлении с экспериментом, чем её примитивный вариант. Помимо того, что её выводы не соответствовали температурной зависимости электропроводности, она не могла объяснить, почему электронный газ не влияет на теплоёмкость металлов (не наблюдалось заметного отклонения теплоёмкости металлов от Дюлонга и Пти закона , справедливого как для металлов, так и для неметаллов). Не находила объяснения также величина парамагнитной восприимчивости металлов, значительно меньшая, чем предсказывала теория, и её независимость от температуры.

В 1927—28 В. Паули и А. Зоммерфельд объяснили «аномалии» парамагнитной восприимчивости и теплоёмкости тем, что доля электронов, участвующих в переносе электрического заряда и тепла и ответственных за спиновый парамагнетизм, очень мала. Основная же часть электронного газа при обычных температурах находится в вырожденном состоянии, при котором она не реагирует на изменение температуры (см. Вырожденный газ ) . Эти работы легли в основу современной электронной теории металлов. В 1930 Л. Ландау показал, что диамагнетизм 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. Де Хааза — ван Альфена эффект ) .

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.