технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них, а также из композиций металлов с неметаллами. В обычной металлургии металлические изделия получают, обрабатывая металлы такими методами, как литье, ковка, штампование и прессование. В порошковой же металлургии изделия производят из порошков с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм путем формования холодным прессованием и последующей высокотемпературной обработки (спекания). Порошковая металлургия экономична в отношении материалов и, как и традиционные методы металлообработки, позволяет получать детали с нужными механическими, электрическими и магнитными свойствами. Продукция порошковой металлургии используется в различных отраслях промышленности, в том числе в авиакосмической, электронной и на транспорте.

Методы порошковой металлургии начали разрабатываться в 20 в. для металлов, не допускающих обработки обычными методами. Так, например, вольфрам невозможно плавить и обрабатывать обычными методами литья, поскольку очень высока его температура плавления (3410. C). Поэтому, например, вольфрамовую нить для электрических ламп накаливания вытягивают из вольфрамовых штапиков, полученных прессованием и спеканием вольфрамового порошка. Порошки карбидов вольфрама, тантала и титана смешиваются с порошкообразными кобальтом и никелем, затем формуются холодным прессованием и спекаются. В результате получаются твердые металлокерамические материалы (цементированные карбиды), пригодные для обработки металлов резанием и для бурения горных пород. Самосмазывающиеся бронзовые подшипники могут быть изготовлены только методами порошковой металлургии. Поры бронзы заполняются смазочным маслом, которое поступает на рабочую поверхность подшипника под действием капиллярных сил, как по фитилю. Промышленными методами порошковой металлургии обрабатываются также железо, сталь, олово, медь, алюминий, никель, тантал, сплавы бронзы и латуни.

Технология. Металлические порошки получают восстановлением металлов из их окислов или солей, электролитическим осаждением, распылением струи расплавленного металла, термической диссоциацией и механическим дроблением. Наиболее распространен способ восстановления металлов (железа, меди или вольфрама) из соответствующих окислов с последующим электрорафинированием. Механическим дроблением получают порошки (с частицами нужной крупности и формы) хрома, марганца, железа и бериллия.

Технологический процесс изготовления изделий из металлических порошков состоит из следующих операций: подготовка смеси для формования, формование заготовок или изделий и их спекание. Формование заготовок или изделий осуществляется путем холодного прессования под большим давлением (30-1000 МПа) в металлических формах. Спекание изделий из однородных металлических порошков производится при температуре, составляющей 70-90% температуры плавления металла. В смесях максимальная когезия достигается вблизи температуры плавления основного компонента, а в цементированных карбидах - вблизи температуры плавления связующего. С повышением температуры и увеличением продолжительности спекания увеличиваются усадка, плотность и улучшаются контакты между зернами. Во избежание окисления спекание проводят в восстановительной атмосфере (водород, оксид углерода), в атмосфере нейтральных газов (азот, аргон) или в вакууме.

Применение. Круг изделий, изготавливаемых методами порошковой металлургии, весьма широк и непрерывно расширяется. К ним относятся зубчатые колеса, рычаги, кулачки и поршни для автомобилестроения, машиностроения, энергетики, промышленности средств связи, строительной, горнодобывающей и авиакосмической промышленности. Из ленты, полученной холодной прокаткой никелевого порошка, изготавливают монеты (например, канадский пятицентовик). Порошок железа используется в качестве носителя для тонера в ксероксах, а также в качестве одного из ингредиентов изделий из зерновых продуктов и хлеба повышенной питательности. Алюминиевый порошок служит компонентом ячеистого бетона, красок и пигментов, твердого ракетного топлива. См. также СПЛАВЫ; СТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ; КЕРАМИКА ПРОМЫШЛЕННАЯ.

область техники, охватывающая совокупность методов изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них (или их смесей с неметаллическими порошками) без расплавления основного компонента. Технология П. м. включает следующие операции: получение исходных металлических порошков и приготовление из них шихты (смеси) с заданными химическим составом и технологическими характеристиками; формование порошков или их смесей в заготовки с заданными формой и размерами (главным образом Прессованием); спекание, т. е. термическую обработку заготовок при температуре ниже точки плавления всего металла или основной его части. После спекания изделия обычно имеют некоторую пористость (от нескольких процентов до 30-40\%, а в отдельных случаях до 60\%). С целью уменьшения пористости (или даже полного устранения её), повышения механических свойств и доводки до точных размеров применяется дополнительная обработка давлением (холодная или горячая) спечённых изделий; иногда применяют также дополнительную термическую, термохимическую или термомеханическую обработку. В некоторых вариантах технологии отпадает операция формования: спекают порошки, засыпанные в соответствующие формы. В ряде случаев прессование и спекание объединяют в одну операцию т. н. горячего прессования - обжатия порошков при нагреве.

Получение порошков. Механическое измельчение металлов производят в вихревых, вибрационных и шаровых мельницах. Другой, более совершенный метод получения порошков - распыление жидких металлов: его достоинства - возможность эффективной очистки расплава от многих примесей, высокая производительность и экономичность процесса. Распространено получение порошков железа, меди, вольфрама, молибдена высокотемпературным восстановлением металла (обычно из окислов) углеродом или водородом. Находят применение гидрометаллургические методы восстановления растворов соединений этих металлов водородом. Для получения медных порошков наиболее часто используют электролиз водных растворов. Имеются и другие, менее распространённые методы приготовления порошков различных металлов, например электролиз расплавов и термическая диссоциация летучих соединений (карбонильный метод).

Формование порошков. Основной метод формования металлических порошков - прессование в пресс-формах из закалённой стали под давлением 200-1000 Мн/м² (20-100 кгс/мм²) на быстроходных автоматических прессах (до 20 прессовок в 1 мин). Прессовки имеют форму, размеры и плотность, заданные с учётом изменения этих характеристик при спекании и последующих операциях. Возрастает значение таких новых методов холодного формования, как изостатическое прессование порошков под всесторонним давлением, прокатка и Экструзия порошков.

Спекание проводят в защитной среде (водород; атмосфера, содержащая соединения углерода; вакуум; защитные засыпки) при температуре около 70-85\% от абсолютной точки плавления, а для многокомпонентных сплавов - несколько выше температуры плавления наиболее легкоплавкого компонента. Защитная среда должна обеспечивать восстановление окислов, не допускать образования нежелательных загрязнений продукции (копоти, карбидов, нитридов и т.д.), предотвращать выгорание отдельных компонентов (например, углерода в твёрдых сплавах), обеспечивать безопасность процесса спекания. Конструкция печей для спекания должна предусматривать проведение не только нагрева, но и охлаждения продукции в защитной среде. Цель спекания - получение готовых изделий с заданными плотностью, размерами и свойствами или полупродуктов с характеристиками, необходимыми для последующей обработки. Расширяется применение горячего прессования (спекания под давлением), в частности изостатического.

П. м. имеет следующие достоинства, обусловившие её развитие. 1) Возможность получения таких материалов, которые трудно или невозможно получать др. методами. К ним относятся: некоторые тугоплавкие металлы (вольфрам, тантал); сплавы и композиции на основе тугоплавких соединений (твёрдые сплавы на основе карбидов вольфрама, титана и др.): композиции и т. н. псевдосплавы металлов, не смешивающихся в расплавленном виде, в особенности при значительной разнице в температурах плавления (например, вольфрам - медь); композиции из металлов и неметаллов (медь - графит, железо - пластмасса, алюминий - окись алюминия и т.д.); пористые материалы (для подшипников, фильтров, уплотнений, теплообменников) и др. 2) Возможность получения некоторых материалов и изделий с более высокими технико-экономическими показателями. П. м. позволяет экономить металл и значительно снижать себестоимость продукции (например, при изготовлении деталей литьём и обработкой резанием иногда до 60-80\% металла теряется в литники, идёт в стружку и т.п.). 3) При использовании чистых исходных порошков можно получить спечённые материалы с меньшим содержанием примесей и с более точным соответствием заданному составу, чем у обычных литых сплавов. 4) При одинаковом составе и плотности у спечённых материалов в связи с особенностью их структуры в ряде случаев свойства выше, чем у плавленых, в частности меньше сказывается неблагоприятное влияние предпочтительной ориентировки (текстуры), которая встречается у ряда литых металлов (например, бериллия) вследствие специфических условий затвердевания расплава. Большой недостаток некоторых литых сплавов (например, быстрорежущих сталей и некоторых жаропрочных сталей) - резкая неоднородность локального состава, вызванная ликвацией (См. Ликвация) при затвердевании. Размеры и форму структурных элементов спечённых материалов легче регулировать, и главное, можно получать такие типы взаимного расположения и формы зёрен, которые недостижимы для плавленого металла. Благодаря этим структурным особенностям спечённые металлы более термостойки, лучше переносят воздействие циклических колебаний температуры и напряжений, а также ядерного облучения, что очень важно для материалов новой техники.

П. м. имеет и недостатки, тормозящие её развитие: сравнительно высокая стоимость металлических порошков; необходимость спекания в защитной атмосфере, что также увеличивает себестоимость изделий П. м.; трудность изготовления в некоторых случаях изделий и заготовок больших размеров; сложность получения металлов и сплавов в компактном беспористом состоянии; необходимость применения чистых исходных порошков для получения чистых металлов.

Недостатки П. м. и некоторые её достоинства нельзя рассматривать как постоянно действующие факторы: в значительной степени они зависят от состояния и развития как самой П. м., так и др. отраслей промышленности. По мере развития техники П. м. может вытесняться из одних областей и, наоборот, завоёвывать другие. Впервые методы П. м. разработали в 1826 П. Г. Соболевский и В. В. Любарский для изготовления платиновых монет. Необходимость использования для этой цели П. м. была обусловлена невозможностью достижения в то время температуры плавления платины (1769 °С). В середине 19 в. в связи с развитием техники получения высоких температур промышленное использование методов П. м. прекратилось. П. м. возродилась на рубеже 20 в. как способ производства из тугоплавких металлов нитей накала для электрических ламп. Однако развивавшиеся в дальнейшем методы дугового, электроннолучевого, плазменного плавления и электроимпульсного нагрева позволили получать не достижимые ранее температуры, вследствие чего удельный вес П. м. в производстве этих металлов несколько снизился. Вместе с тем прогресс техники высоких температур ликвидировал такие недостатки П. м., ограничивавшие её развитие, как, например, трудность приготовления порошков чистых металлов и сплавов: метод распыления даёт возможность с достаточной полнотой и эффективностью удалить в шлак примеси и загрязнения, содержавшиеся в металле до расплавления. Благодаря созданию методов всестороннего обжатия порошков при высоких температурах в основном преодолены и трудности изготовления беспористых заготовок крупных размеров.

В то же время ряд основных достоинств П. м. - постоянно действующий фактор, который, вероятно, сохранит своё значение и при дальнейшем развитии техники.

О свойствах и применении продукции П. м. см. в ст. Спечённые материалы.

Лит.: Федорченко И. М., Андриевский Р. А., Основы порошковой металлургии, К., 1961; Бальшин М. Ю.. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна, М., 1972; Кипарисов С. С., Либенсон Г. А., Порошковая металлургия, М., 1972.

М. Ю. Бальшин.

ежемесячный научно-технический журнал, орган института проблем материаловедения АН УССР. Выходит с 1961 в Киеве. Публикует статьи по теории, технологии и истории порошковой металлургии, о тугоплавких соединениях и высокотемпературных материалах. Тираж (1974) 2,3 тыс. экз. Переиздаётся на английском языке в Нью-Йорке.

отрасль тяжёлой промышленности, включающая добычу и обогащение руд, производство и обработку цветных металлов и их сплавов (см. Металлургия). Попутной продукцией Ц. м. являются химические соединения, минеральные удобрения, стройматериалы и т.д. Производственный комплекс отрасли состоит из горнодобывающих предприятий, обогатительных фабрик, металлургических и металлообрабатывающих заводов.

В середине 19 в. Россия занимала 1-е место в мире по добыче золота и платины, а по производству ртути 3-4-е место в мире. В 1913 выпуск цветных металлов составил (тыс. т): меди - 17, цинка - 2,9, свинца 1,5; в незначительном количестве производилось также цветное литьё и прокат. В 1916-1917 начался выпуск вольфрамовых концентратов. Подавляющее большинство месторождений цветных металлов находилось в руках иностранных концессионеров, которые хищнически их эксплуатировали; иностранному капиталу принадлежала также большая часть предприятий Ц. м. Во время 1-й мировой войны 1914-18 и Гражданской войны 1918-20 предприятия Ц. м. были полностью разрушены. Только в 1922 восстановленный Калатинский медеплавильный (ныне Кировградский) комбинат дал первую медь. К 1928 были восстановлены и частично реконструированы медные и свинцово-цинковые рудники и заводы, золотые прииски. В годы предвоенных пятилеток (1929-40) на новых предприятиях было организовано промышленное производство алюминия, никеля, магния, вольфрамовых и молибденовых концентратов, твёрдых сплавов и электродной продукции. Во время Великой Отечественной войны1941-45 Ц. м. страны, несмотря на перебазирование многих предприятий в районы Урала и Сибири, обеспечивала потребности военной промышленности в цветных металлах и сплавах. Особое значение в эти годы получило производство алюминия, легирующих и вторичных металлов, твёрдых сплавов.

В послевоенный период созданы титановая и полупроводниковая промышленность, развивалась медная, никель-кобальтовая, свинцово-цинковая, алюминиевая, оловянная, вольфрамо-молибденовая, золото-платиновая, алмазная, магниевая, ртутно-сурьмяная, редкометаллические и обрабатывающие подотрасли и вторичная металлургия. Наряду с расширением старых промышленных центров Ц. м. на Урале и в Закавказье были созданы новые индустриальные комплексы в Сибири, на Дальнем Востоке, на С.-З. страны, в Казахстане, Армении, Киргизии, Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане, на Украине и в Грузии. Значительно расширилась номенклатура продукции редкометаллической промышленности. На основе комплексного использования рудного сырья было освоено производство редких металлов и элементов особой чистоты: кадмия, индия, селена, теллура, висмута, рения, германия, галлия и многих др. В 70-х гг. в готовую продукцию и полуфабрикаты извлекается 74 элемента таблицы Д. И. Менделеева.

В отличие от др. полезных ископаемых содержание цветных и редких металлов в рудах крайне низко. Для получения 1 т цветного металла добывается и перерабатывается от сотен до десятков тысяч тонн сырья. Более 65\% руд добывается наиболее экономичным открытым способом, обеспечивающим комплексное извлечение металлов из недр.

В рудном сырье вместе с "основными" элементами - алюминием, медью, свинцом, цинком, никелем, оловом, вольфрамом, молибденом - содержатся попутные - золото, серебро, платиновые металлы, кобальт, мышьяк, рений, индий, рубидий, галлий, селен, теллур, кадмий, скандий, таллий, германий, сера, барий и др., ценность которых иногда превосходит ценность "основных" металлов. Рациональное и комплексное использование природных ресурсов обеспечивается извлечением из них всех ценных компонентов при обогащении и металлургической переработке концентратов. Большинство редких и драгоценных металлов и почти ¹/₄ производимой в стране серной кислоты получаются в результате комплексной переработки сырья в Ц. м. Только на заводах свинцово-цинковой промышленности наряду со свинцом и цинком извлекается 18 ценных компонентов и на их основе производится более 40 видов попутной продукции.

На обогатительных фабриках более 90\% всех руд обогащаются флотационным методом (см. Флотация) с применением эффективных флотореагентов. Расширяются масштабы обогащения руд в тяжёлых суспензиях и др. гравитационными способами, а также с применением радиометрических методов обогащения. На металлургических заводах комплексное использование сырья осуществляется путём применения новой технологии процессов автогенной плавки сульфидных концентратов, электротермии, электролиза металлов, гидрометаллургической технологии на основе процессов сорбции и экстракции. Увеличение выпуска цветных металлов обеспечивается интенсификацией технологических процессов, реконструкцией и перевооружением предприятий и вводом в эксплуатацию новых мощностей. Созданы крупные промышленные комплексы с высоким уровнем концентрации, комбинирования и специализации производства (Усть-Каменогорский свинцово-цинковый, Норильский, Алмалыкский, Джезказганский, Балхашский горно-металлургический комбинаты и др.). Производительность труда в отрасли за 1966-75 выросла почти в 2 раза.

Ц. м. большинства социалистических стран развивается в соответствии с Комплексной программой социалистической экономической интеграции и согласованными планами стран - членов СЭВ под руководством Постоянной комиссии СЭВ по Ц. м. При специализации производства учитываются сырьевые ресурсы каждой страны.

В ПНР быстро растет выпуск меди, в ВНР - алюминия, в НРБ - меди, в MHP - меди и молибдена, в СФРЮ - меди, свинца, цинка и алюминия, в КНДР - меди, свинца и цинка.

Характерной особенностью Ц. м. капиталистических стран является сосредоточенность добычи рудного сырья в развивающихся, а производства металлов - в промышленно развитых капиталистических странах.

Наиболее высокие темпы роста отрасли отмечаются в Японии и Австралии, однако 1-е место по выпуску цветных металлов длительный период занимают США. Производство цветных металлов в капиталистических и развивающихся странах характеризуется данными табл.

Табл. - Производство цветных металлов в отдельных странах в 1975, тыс. т

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

| | Медь | Свинец | Цинк | Алюминий | Никель | Олово |

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

| США | 1609 | 752 | 450 | 3519 | 19,9 | 6,4 |

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

| Канада | 529 | 172 | 427 | 880 | 178 | - |

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

| Чили | 535 | - | - | - | - | - |

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

| Мексика | 70 | 175 | 149 | 40 | - | 0,4 |

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

| ФРГ | 422 | 260 | 295 | 678 | - | 1,3 |

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

| Бельгия | 346 | 106 | 218 | - | - | 5,4 |

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

| Великобритания | 152 | 241 | 53 | 308 | 37,3 | 11,6 |

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

| Франция | 40 | 151 | 181 | 383 | 10,9 | - |

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

| Италия | 13 | 44 | 180 | 190 | - | - |

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

| Нидерланды | - | 24 | 116 | 258 | - | - |

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

| Норвегия | 20 | 1 | 61 | 595 | 37,1 | - |

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

| Малайзия | - | - | - | - | - | 83,2 |

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

| Япония | 819 | 194 | 698 | 1013 | 78,0 | 1,2 |

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

| Замбия | 629 | 19 | 47 | - | - | - |

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

| Заир | 226 | - | 66 | - | - | 0,7 |

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

| Австралия | 195 | 190 | 201 | 214 | 34,0 | 5,3 |

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

| Новая Каледония | - | - | - | - | 71,1 | - |

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

^*Никель в продуктах металлургического передела, остальные металлы - первичные.

Ц. м. промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран является высокомонополизированной отраслью промышленности. около 70\% общего выпуска первичного алюминия контролируется 4 монополиями (3 из них принадлежат США и 1 - Канаде); в медной промышленности основной частью рудников и заводов владеют 3 монополии США; в никелевой промышленности доминирующее положение занимает канадская компания "Инко" и т.д.

Лит.: Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 6 изд., М., 1970; Савицкий Е. М., Клячко В. С., Металлы космической эры, М.. 1972; Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973.

П. Ф. Ломако.

материалы, применяемые в металлургических процессах с целью образования или регулирования состава шлака, предохранения расплавленных металлов от взаимодействия с внешней газовой средой, а также служащие для связывания окислов при пайке и сварке металлов. При плавке и рафинировании металлов Ф. вводят для получения шлаков с заданными физическими и химическими свойствами (например, для понижения тугоплавкости и вязкости, изменения электропроводности), для ошлакования пустой породы и золы топлива, растворения вредных примесей. Различают Ф. основные (известняк, доломит, пиритный огарок, известь, сода, которые содержат окислы кальция, магния, железа и др. металлов), кислые (кварц, песок, кремень, содержащие кремнезём) и нейтральные (глина, бокситы, бой шамотного кирпича, плавиковый шпат, содержащие глинозём или фторид кальция). Расплавы цветных металлов и сплавов предохраняют от окисления покровными или защитными Ф.; для этой цели применяются главным образом хлориды и фториды щелочных и щёлочноземельных металлов (каменная соль, сильвинит, карналлит, криолит, бура, канифоль). При пайке и сварке используют канифоль, буру, хлорид цинка, хлорид аммония, плавиковый шпат и др. Ф. Для дуговой электросварки разработан ряд Ф., которые предварительно переплавляют и обрабатывают, а сварку ведут непосредственно под Ф.

И. Д. Резник.