Теория дефектов. Дефекты в кристаллах влияют практически на все свойства металлов. Влияние дефектов начали изучать в 40-е годы в связи с изучением диффузии и пластической деформации (см. Пластичность). Центральное место в теории дефектов занимает представление о дислокациях, перемещение которых объясняет пластические деформации кристаллов. Эти представления появились в работах ряда исследователей (Л. Прандтль, 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 фононов 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 сплавов — старейшее направление М., развитие которого тесно связано с проблемами практического металловедения.

  Явление полиморфизма 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 диаграммы состояния.

  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. Двойные системы). 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 мартенситных превращений исследовалась в работах Г. В. Курдюмова с сотрудниками (см. также Мартенсит).

  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 поликристаллы, размер зёрен которых определяется скоростью зарождения и роста зёрен в процессе кристаллизации. 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. Металлы.

  Ю. А. Осипьян, А. Л. Ройтбурд.

Металлофо'ны (от металлы и греч. phone — звук), музыкальные инструменты, источником звука которых служит их упругое металлическое тело. См. Тарелки, Маримба, Тубофон, Колокола, Треугольник, Вибрафон, Гонг, Челеста.

Металлсодержа'щее то'пливо, топливо для ракетного двигателя, 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 удельную тягу, 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.