НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ РАБОТЫ

 

   Научно-исследовательская работа кафедры заключается в проведении фундаментальных и прикладных исследований в области материаловедения, физики конденсированного состояния и механики деформируемого твердого тела, направленных на разработку новых, в том числе наноструктурных, материалов конструкционного и функционального назначения с повышенными свойствами, а также ресурсосберегающих технологий обработки промышленных сплавов, интерметаллидов и керамик.

   Научно-технические разработки ведутся при тесной кооперации с НИИ физики перспективных материалов УУНИТ и центром коллективного пользования «НАНОТЕХ».

   Основными научными направлениями кафедры являются:
• фундаментальные исследования, направленные на получение новых знаний о структуре и свойствах конструкционных и функциональных материалов, в том числе наноструктурных.
• развитие методов и технологий получения объемных ультрамелкозернистых (УМЗ) и наноструктурных материалов.
• методы интенсивной пластической деформации для получения конструкционных материалов следующего поколения – наноструктурных металлов и сплавов.
• разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий изготовления изделий из промышленных сплавов, интерметаллидов и керамик.
• разработка рекомендаций по использованию результатов научных исследований и участие в коммерческом освоении этих результатов.
• подготовка научных кадров высшей квалификации.

   Основной научной продукцией является интеллектуальная собственность: монографии, научные статьи, изобретения, полезные модели, технологические рекомендации и др., а также технологии производства полуфабрикатов и изделий, в том числе наноструктурных.

   Кафедра располагает высококвалифицированными кадрами и современной приборной базой, рассчитанной на обеспечение полного цикла материаловедческих исследований, включающего в себя термическую и деформационную обработку материалов, исследование химического состава, структуры и механических свойств, моделирование формообразования и получение партий изделий. Это открывает широкие возможности для решения сложных технологических задач авиакосмической и других высокотехнологичных отраслей машиностроения.

 

   На кафедре работают несколько научных групп:

 

   1. Научная группа Валиева Р. З.

  4 апреля 1995 года профессор Валиев Руслан Зуфарович основал научно-исследовательский институт физики перспективных материалов (НИИ ФПМ, ИФПМ). Предпосылками создания Института явились пионерские работы по получению ультрамелкозернистых и нанокристаллических структур в металлах и сплавах методами интенсивной пластической деформации (ИПД), выполненные в Уфе в начале 90-х годов прошлого века при непосредственном участии Р.З. Валиева. Фундаментальной основой этих работ явилась теория эволюции дислокационных структур и фрагментация при больших пластических деформациях.

   Первые работы были связаны с наноструктурированием чистых металлов и ряда модельных сплавов. Только в начале прошлого десятилетия сначала в лабораториях и научно-исследовательских центрах России, а потом и других стран мира, все большее внимание стало уделяться промышленным сплавам. В последние годы тематика нано ИПД материалов является одним из наиболее активно развиваемых направлений современного материаловедения, и происходит переход от чисто лабораторных исследований к опытно-конструкторским и опытно-технологическим разработкам. Это связано также с созданием и развитием новых методов ИПД. 

 

   Основные направления научной деятельности Института:

• фундаментальные исследования, направленные на получение новых знаний о структуре и свойствах наноструктурных конструкционных и функциональных материалов;

• развитие методов интенсивной пластической деформации (ИПД) для получения объемных ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов;

• разработка и внедрение технологий изготовления полуфабрикатов и изделий из наноструктурированных промышленных металлов и сплавов, интерметаллидов;

• разработка рекомендаций по использованию результатов научных исследований и участие в коммерческом освоении этих результатов.

 

   2. Научная группа Корзниковой Е. А. 

   Группа профессора Корзниковой Елены Александровны работает в направлении исследований металлов и сплавов в далеких от равновесия условиях в двух направлениях: моделирование поведения кристаллических решеток таких сплавов, валидация этого моделирования и постановка задач направленных на объяснение физических процессов на атомарном уровне не доступных для исследования экспериментальными методами. Работа по направлению осуществляется в лаборатории Металлы и сплавы при экстремальных воздействиях, а также в 2021 году была поддержана грантом научной школы Совет по грантам Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых и по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации. Более подробная информация размещена на сайте лаборатории https://uust.ru/lab-extreme/. 

 

   3. Научная группа Александрова И. В. 

   Группа профессора Александрова Игоря Васильевича занимается исследованиями физики процессов формирования ультрамелкозернистых структур и повышенных мультифункциональных свойств объемных ультрамелкозернистых металлических материалов в результате воздействия различными методами интенсивной пластической деформации. Результаты проведенных исследований публикуются в ведущих мировых изданиях (несколько сотен публикаций, включая многочисленные статьи в журналах, входящих в международные базы научного цитирования) и получили более 13000 цитирований. Исследования проводились в тесной многолетней кооперации с российскими и зарубежными учеными из различных ведущих зарубежных университетов и академических учреждений США, Великобритании, Франции, ФРГ, Австрии, Чехии, Польши, Венгрии, Южной Кореи. Последние более чем тридцать лет развивается активное сотрудничество с учеными ряда китайских университетов (Нанкинский университет науки и технологий, Университет Чанчжоу, Нанкинский Tech университет и другие), а также академических учреждений (в том числе Институт исследования металлов Китайской Академии наук). Успешно выполнен ряд российских (РФФИ, РНФ, Постановление Правительства РФ №218, Госзадание) и международных (CRDF, МНТЦ РНФ-ГЕНФ и другие) научных проектов. Защищено 3 докторских и 6 кандидатских диссертаций. Сотрудники группы принимают активное участие в международных обменах, конференциях, стажировках.

 

   4. Научная группа Парфенова Е. В. 

   Группа профессора Парфенова Евгения Владимировича работает в направлении исследований электролитно-плазменных технологий в двух направлениях: формирование биосовместимых покрытий на медицинских имплантатах и удаление защитных покрытий при ремонте деталей энергетических машин.

   Формирование биосовместимых покрытий проводится методом плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО) для постоянных имплантатов из титановых и циркониевых сплавов, а также для перспективных биорезорбируемых имплантатов из магниевых сплавов. В результате использования таких покрытий улучшается коррозионная стойкость и биосовместимость имплантируемых устройств. Данное направление входит в состав Стратегического проекта «Дизайн функциональных материалов» Приоритет 2030, а также в Технологический проект «Передовые имплантируемые устройства восстановительной и регенеративной медицины» Евразийского НОЦ мирового уровня.

   Удаление защитных покрытий с деталей газотурбинных двигателей производится методом электролитно-плазменного полирования (ЭПП) и позволяет продлить ресурс лопаток ГТД за счет повторного нанесения алюминидного покрытия. Данное направление входит в Стратегический проект «Высшая инженерная школа аэрокосмических технологий» Приоритет 2030.

 

   5. Научная группа Зарипова Н. Г.

   Группа профессора Зарипова Наиля Гарифьяновича работает в направлении исследований физики процессов сверхпластичности ультрамелкозернистых промышленных металлов и сплавов и повышения их механических свойств. Основное внимание уделяется достижению низкотемпературной и высокоскоростной сверхпластичности в алюминиевых сплавах за счет применения комплекса методов интенсивной пластической деформации.

   Результаты исследований свидетельствуют, что использование различных методов ИПД для получения ультрамелкозернистых металлов и сплавов позволяет управлять их сверхпластическим поведением, обеспечивая проявление эффекта при пониженных температурах, т.е. ниже 0,5–0,6 Тпл. При этом, как обнаружено на ряде ультрамелкозернистых Al сплавов, происходит формирование особого состояния границ зерен – образование сегрегаций отдельных легирующих элементов, или даже прослоек новых фаз по границам зерен. Формирование таких границ зерен обеспечивает в этих сплавах проявления эффекта сверхпластичности при необычно низких температурах, а в отдельных случаях даже при комнатной температуре.

   Особенностью такого подхода является то, что управление дизайном наноразмерных параметров позволяет реализовывать в сплавах как «сверхпрочные» состояния за счет реализации дислокационного и дисперсионного механизмов упрочнения, так и состояния, демонстрирующие высокие значения удлинения при необычно низких температурах.

   Успешно выполнен ряд российских (РФФИ, РНФ, Постановление Правительства РФ №218, Госзадание) научных проектов. Данное направление входит в состав Стратегического проекта «Дизайн функциональных материалов» Приоритет 2030.

 

   6. Научная группа Соловьева П. В. 

   Группа доцента Соловьева Павла Владимировича работает в направлении исследований закономерностей проектирования, моделирования и технологии изготовления элементов конструкций летательных аппаратов из слоистых полимерных композиционных материалов.  

   Современные ЛА (в том числе и БПЛА), эксплуатируемые в РФ, в большей степени иностранного производства, в условиях санкций обслуживание и ремонт их производителями невозможен, а в ходе эксплуатации периодически возникает потребность в замене отдельных композитных деталей или узлов. В связи с этим актуальной является задача по изготовлению композитных деталей и узлов для эксплуатируемых ЛА и БПЛА. Это требует соответствующей технологической проработки, т.к. проектирование и изготовление изделий из композитов идеологически отличается от металлических или пластиковых и куда более трудоемко. Возможность масштабирования результатов проекта для изготовления силовой части БПЛА не менее актуально в условиях современной политической обстановки.

   Работы в данном направлении входят в стратегическое направление «Высшая инженерная школа аэрокосмических технологий» Приоритета 2030, формируя в университете центр компетенций в области проектирования, конструирования и технологии изготовления элементов конструкций ЛА и БПЛА из композитов.