по технической классификации - металлы, плавящиеся при температуре выше 1650-1700 °С; в число Т. м. (таблица) входят Титан Ti, Цирконий Zr, Гафний Hf (IV группа периодической системы), Ванадий V, Ниобий Nb, Тантал Ta (V группа), Хром Cr, Молибден Mo, Вольфрам W (VI группа), Рений Re (VII группа). Все эти элементы (кроме Cr) относятся к редким металлам (См. Редкие металлы), a Re - к рассеянным редким металлам. (Высокой температурой плавления характеризуются также металлы платиновой группы и торий, но они по технической классификации не относятся к Т. м.)

Тугоплавкие металлы

------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Название | Химический | Атомный | Внешняя | Температура |

| | знак | номер | электронная | плавления |

| | | | оболочка | |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Титан | Ti | 22 | 3d² 4s² | 1688 |

| Ванадий | V | 23 | 3d³ 4s² | 1900 |

| Хром | Cr | 24 | 3d⁵ 4s¹ | 1903 |

| Цирконий | Zr | 40 | 4d² 5s¹ | 1852 |

| Ниобий | Nb | 41 | 4d⁴ 5s¹ | 2500 |

| Молибден | Mo | 42 | 4d⁵ 5s¹ | 2620 |

| Гафний | Gf | 72 | 5d² 6s² | 2222 |

| Тантал | Ta | 73 | 5d³ 6s² | 2996 |

| Вольфрам | W | 74 | 5d⁴ 6s² | 3410 |

| Рений | Re | 75 | 5d⁵ 6s² | 3180 |

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Т. м. имеют близкое электронное строение атомов и являются переходными элементами (См. Переходные элементы) с достраивающимися d-oболочками (см. табл.). В межатомных связях Т. м. участвуют не только наружные s-электроны, но и d-электроны, что определяет большую прочность межатомных связей и, как следствие, высокую температуру плавления, повышенные механические прочность, твёрдость, электрическое сопротивление. Т. м. имеют близкие химические свойства. Переменная валентность Т. м. обусловливает многообразие их химических соединений; они образуют металлоподобные тугоплавкие твёрдые соединения.

В природе Т. м. в свободном виде не встречаются, в минералах часто изоморфно замещают друг друга: Hf изоморфно ассоциирован с Zr, Ta с Nb, W с Mo; разделение этих пар - одна из весьма трудных задач химической технологии, решаемая обычно методами экстракции (См. Экстракция)или сорбции (См. Сорбция) из растворов либо ректификации (См. Ректификация) хлоридов.

Физические и химические свойства. Кристаллические решётки Т. м. IV группы и Re гексагональные, остальных, а также Ti выше 882 °C, Zr выше 862 °C и Hf выше 1310°C - объёмно-центрированные кубические. Ti, V и Zr - относительно лёгкие металлы, а самые тугоплавкие из всех металлов - Re и W - по плотности уступают лишь Os, lr и Pt. Чистые отожжённые Т. м. - пластичные металлы, поддаются как горячей, так и холодной обработке давлением, особенно хорошо - Т. м. IV и V групп. Для применения Т. м. важно, что благоприятные механические свойства их и сплавов на их основе сохраняются до весьма высоких температур; это позволяет рассматривать их, в частности, как жаропрочные конструкционные материалы. Однако механические свойства Т. м. в значительной мере зависят от их чистоты, степени деформации и условий термообработки. Так, Cr и его сплавы даже при малом содержании некоторых примесей становятся непластичными, a Re, имеющий высокий модуль упругости, подвержен сильному наклёпу, вследствие чего даже при небольшой степени деформации его необходимо отжигать. Особенно сильно на свойства Т. м. влияют примеси углерода (исключая Re), водорода (для металлов IV и V групп), азота, кислорода, присутствие которых делает Т. м. хрупкими. Характерные свойства всех Т. м.- устойчивость к действию воздуха и многих агрессивных сред при комнатной температуре и небольшом нагревании и высокая реакционная способность при больших температурах, при которых их следует нагревать в вакууме или в атмосфере инертных к ним газов. Особенно активны при нагревании Т. м. IV и V групп, на которые действует также водород, причём при 400-900 °C он поглощается с получением хрупких гидридов, а при нагревании в вакууме при 700-1000 °C вновь выделяется; этим пользуются для превращения компактных металлов в порошки путём гидрирования (и охрупчивания) металлов, измельчения и дегидрирования. Т. м. VI группы и Re химически менее активны (их активность падает от Cr к W), они не взаимодействуют с водородом, a Re - и с азотом; взаимодействие Mo с азотом начинается лишь выше 1500 °C, а W - выше 2000 °C. Т. м. способны образовывать сплавы со многими металлами.

Получение. Примерно 80-85\% V, Nb, Mo (США, 1973) и значительные количества других Т. м., кроме Hf, Ta и Re, получают из рудных концентратов или технических окислов алюмино- или силикотермическими способами в виде ферросплавов (См. Ферросплавы) для введения в стали с целью легирования (См. Легирование); молибденовые концентраты при этом предварительно обжигают. Чистые Т. м. получают из рудных концентратов по сложной технологии в 3 стадии: вскрытие концентрата, выделение и очистка химических соединений, восстановление и рафинирование металла. Основой производства компактных Nb, Ta, Mo и W и их сплавов является Порошковая металлургия, которая частично используется в производстве и др. Т. м. В металлургии всех Т. м. всё шире применяют дуговую, электроннолучевую и плазменную плавки. Т. м. и сплавы особо высокой чистоты производят в виде монокристаллов бестигельной электроннолучевой или плазменной зонной плавкой. Полуфабрикаты из Т. м. - листы, фольгу, проволоку, трубы и т.д. изготовляют обычными методами обработки металлов давлением с промежуточной термообработкой.

Применение. Огромное значение Т. м., сплавов и соединений связано с их исключительно благоприятными свойствами и сочетаниями свойств, характерными для отдельных Т. м. Важнейшая область применения большинства Т. м. - использование их в виде сплавов в качестве жаропрочных материалов, прежде всего в самолётостроении, ракетной и космической технике, атомной энергетике, высокотемпературной технике. Детали из сплавов Т. м. при этом обычно предохраняют жаростойкими покрытиями.

Т. м. и их сплавы используются в качестве конструкционных материалов также в машиностроении, морском судостроении, электронной, электротехнической, химической, атомной промышленности и в др. отраслях техники. Широкое применение находят окислы и многие др. химические соединения Т. м. Более подробно о свойствах, способах получения и практического использовании Т. м. см. в статьях об отдельных элементах и их сплавах.

Лит.: Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, М., 1967; Основы металлургии, т. 4, М., 1967; Савицкий Е. М., Бурханов Г. С., Металловедение сплавов тугоплавких и редких металлов, 2 изд., М., 1971; Крупин А. В., Соловьев В. Я., Пластическая деформация тугоплавких металлов, М., 1971; 3еликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Савицкий Е. М., Клячко В. С., Металлы космической эры, М., 1972; Химия и технология редких и рассеянных элементов, т. 1-2, М., 1965-69; "Engineering and Mining Journal", 1974, v. 175, March.

О. П. Колчин.

условное название группы металлов (свыше 50), перечень которых дан в таблице. Это металлы, относительно новые в технике или ещё мало используемые и освоенные. Масштабы производства и области применения их ещё не стабилизировались и продолжают быстро развиваться. Термин появился в литературе примерно в 20-е гг. 20 в. За рубежом Р. м. иногда называются "менее обычные металлы" (Less Common Metals). Большинство Р. м. мало распространены, а часто и рассеяны в земной коре; их извлечение из сырья и получение в чистом виде связаны с большими технологическими трудностями. В этом причины относительно позднего открытия, изучения и технического освоения Р. м.

Особенно быстро производство Р. м. развивается после 2-й мировой войны 1939-45. Они необходимы для таких новых отраслей техники, как скоростная авиация, ракетостроение, электроника, атомная энергетика. Естественно, что по мере увеличения производства и потребления этих металлов термин "Р. м." утрачивает первоначальное значение.

На основании близости физико-химических свойств, сходства технологии производства и по некоторым др. признакам составлена техническая классификация Р. м., приведённая в табл. Эта классификация весьма условна: многие элементы могут быть отнесены к разным группам одновременно; так, Rb, Cs - и лёгкие, и рассеянные элементы; типичный рассеянный элемент Re - в то же время тугоплавкий металл; а типичные тугоплавкие металлы V и Hf - одновременно рассеянные элементы; Ti принадлежит и к тугоплавким, и к лёгким металлам, и т. д.

Лёгкие Р.м. обладают малой плотностью (от 0,54 г/см³ для Li до 1,87 г/см³ для Cs), химически весьма активны. По свойствам и методам получения они близки к лёгким цветным металлам (Al, Mg, Ca, Na). См. Лёгкие металлы.

Тугоплавкие Р. м. относятся к числу переходных металлов IV, V, VI, и VII групп периодической системы; в их атомах происходит достройка электронами d-yровней. Они характеризуются высокими температурами плавления (от 1670 °С для Ti до 3410 °С для W), образованием тугоплавких металлоподобных соединений с рядом неметаллов (карбидов (См. Карбиды), нитридов (См. Нитриды), силицидов (См. Силициды), боридов (См. Бориды), бериллидов (См. Бериллиды)). См. Тугоплавкие металлы.

Рассеянные Р. м. большей частью находятся в форме изоморфной примеси в минералах др. элементов и извлекаются попутно из отходов металлургического и химического производства; например, Ga - в производстве окиси Al₂О₃ (глинозёма), In - из отходов производства Zn и Рb. См. Рассеянные элементы.

Редкоземельные металлы характеризуются большой близостью химических свойств. В рудном сырье эти металлы сопутствуют друг другу и разделить их - задача весьма сложная. Для разделения используют метод экстракции органическими растворителями и ионообменные процессы. См. Редкоземельные элементы, Лантаноиды.

Радиоактивные металлы. В этой группе объединены радиоактивные элементы, встречающиеся в природе (Fr, Ra, Po, Ac, Th, Pa, U) и искусственно полученные (Tc, Np, Pu и др.). Наиболее важное практическое значение из этих элементов имеют Уран и Плутоний (в производстве ядерной энергии). См. Радиоактивные элементы.

В рудном сырье Р. м. обычно содержатся в небольших концентрациях, и сырьё часто является сложным, комплексным. Поэтому большое значение в технологии извлечения Р. м. имеют обогащение руд и химические процессы выделения, разделения и очистки соединений Р. м. Как правило, Р. м. не выплавляют непосредственно из рудных концентратов, а восстанавливают различными методами из чистых химических соединений. В металлургии Р. м. широко используют разнообразные методы: восстановление окислов и солей газами, углеродом или металлами (см. Металлотермия), термическую диссоциацию соединений, электролиз в водных и расплавленных средах, вакуумную, дуговую, электроннолучевую и зонную плавку и др. Для тугоплавких металлов, кроме того, большое распространение получили методы порошковой металлургии.

Техническая классификация редких металлов

--------------------------------------------------------------------------------

| Группа | Элементы | Группа редких |

| периодической | | металлов |

| системы | | |

|-------------------------------------------------------------------------------|

| I | Литий, | Лёгкие |

| II | рубидий, цезий | |

| | Бериллий | |

|-------------------------------------------------------------------------------|

| IV | Tитан, | Тугоплавкие |

| V | цирконий, | |

| VI | гафний | |

| | Ванадий, | |

| | ниобий, тантал | |

| | Молибден, | |

| | вольфрам | |

|-------------------------------------------------------------------------------|

| III | Галлий, индий, | Рассеянные |

| IV | таллий | |

| VI | Германий* | |

| VII | Селен*, | |

| | теллур* | |

| | Рений | |

|-------------------------------------------------------------------------------|

| III | Cкaндий, | Редкоземельные |

| | иттрий, лантан | |

| | и лантаноиды | |

|-------------------------------------------------------------------------------|

| I | Франций | Радиоактивные |

| II | Радий | |

|---------------------------------------------------| |

| VI | Актиний, | |

| | торий, | |

| | протактиний, | |

| | уран, плутоний | |

| | и другие | |

| | трансурановые | |

| | элементы | |

|---------------------------------------------------| |

| VII | Полоний | |

| | Технеций | |

--------------------------------------------------------------------------------

* Германий, селен и теллур отнесены к металлам условно: в отличие от металлов, они являются полупроводниками.

Свойства, методы получения, области применения отдельных Р. м., их соединений и сплавов см. в статьях Бериллий, Ванадий, Вольфрам и др.

Лит.: Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, т. 2, М., 1969; Сонгина О. А., Редкие металлы, 3 изд., М., 1964; Справочник по редким металлам, пер. с англ., под ред. В. Е. Плющева, М., 1965; Филянд М. А., Семенова Е. И., Свойства редких элементов, 2 изд., М., 1964.

А. Н. Зеликман.

условное название группы (около 60) элементов, из которых свыше 50 - редкие металлы, остальные элементы - инертные газы (Не, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). О возникновении и смысле термина "Р. э." см. в ст. Редкие металлы. Распространённость Р. э. в природе приведена в ст. Кларки.