Физическое материаловедение

Год основания – 50-е годы XX века

Основатели школы:

  • Садовский Виссарион Дмитриевич, академик АН СССР, доктор технических наук, профессор.
  • Малышев Сергей Константинович, доктор технических наук, профессор;
  • Романов Евгений Павлович, член - корреспондент РАН, доктор физико-математических наук.
  • Счастливцев Вадим Михайлович, академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор.

Лидором школы является  член - корреспондент РАН  В.В. Сагарадзе.

Ведущие ученые школы:

Направления исследований школы:

  • Эволюция структуры и изменение физико-механических свойств сталей и сплавов при различных видах внешних воздействий, в том числе экстремальных
  • Взаимосвязь между структурой и износостойкостью сталей
  • Влияние магнитных полей на мартенситные превращения в сталях и сплавах
  • Создание пленочных технологий для эпитаксиальных наноподложек на основе никеля с различными магнитными свойствами и с совершенной текстурой, близкой к монокристаллической
  • Исследование природы и механизмов образования мартенситных структур в переходных металлах и их сплавах
  • Разработка новых износостойких материалов и способов упрочнения поверхности за счет создания нанокристаллической структуры
  • Деформационное поведение металлических материалов и тепловые эффекты при мощном взрывном нагружении
  • Исследование структурного состояния и механизма мартенситных превращений в сплавах с эффектом памяти формы на основе титана и меди
  • Исследование закономерностей структурных и фазовых превращений и физико-механических свойств цветных сплавов конструкционного и функционального назначения в поли-, микро-, субмикро- и нанокристаллическом состояниях, а также в сплавах с термоупругими мартенситными превращениями и эффектами памяти формы.
  • Изучение кинетики распада пересыщенных твердых растворов.
  • Изучение процессов атомного упорядочения в сплавах на основе цветных металлов.
  • Исследование структурного состояния, структурных и фазовых превращений, а также физико-механических свойств сплавов после экстремальных внешних воздействий (давление, большие пластические деформации, ударные волны), полученных различными методами.
  • Разработка перспективных конструкционных и функциональных материалов на их основе для техники и медицины.
  • Деформационное поведение
  • Дислокационные превращения и хрупкость
  • Теория пластической деформации интерметаллидов
  • Атомистическое моделирование структурных дефектов в металлах и сплавах
  • Диффузионные явления в неоднородных средах
  • Функциональные материалы

Основные научные достижения:

  • изучено явление структурной наследственности в стали при нагреве. Научно обосновано образование ориентированных зародышей аустенита при нагреве стали с исходной мартенситной структурой. Изучен процесс рекристаллизации аустенита, обусловленной фазовым наклёпом. Обнаружено проявление структурной наследственности в сталях с исходной перлитной структурой. Исследовано влияние сверхбыстрого лазерного нагрева на структурную перекристаллизацию. Впервые в мире экспериментально обнаружено бездиффузионное образование аустенита в сталях с перлитной структурой при сверхскоростном нагреве;
  • развита теория мартенситного, бейнитного и перлитного превращений. Изучена структура пакета мартенситных кристаллов и установлены физические принципы его образования. Впервые обнаружены места залегания остаточного аустенита в структуре реечного мартенсита. Проанализированы особенности структуры мартенсита, образовавшегося под воздействием магнитного поля. Экспериментально установлен и проведен анализ причин ступенчатого характера полиморфного гамма-альфа превращения в сплавах на основе железа в зависимости от скорости охлаждения, показана взаимосвязь мартенситного и бейнитных превращений в легированных сталях. Обнаружено существование низкотемпературного перлита при температурах ниже бейнитного превращения. Экспериментально показано наличие твердорастворного упрочнения ферритной составляющей «свежего» перлита в углеродистых сталях, выявлена природа их высокой прочности и износостойкости;
  • установлен характер влияния мартенситных и магнитных фазовых превращений, процессов деформационного старения a и g твердых растворов, механизма планарного скольжения дислокаций на коэффициент трения и износостойкость сталей и сплавов. Показана важнейшая роль нанокристаллических структур в формировании трибологических свойств сталей и сплавов;
  • совместно с РФЯЦ-ВНИИТФ (Снежинск) разработаны научные основы нового высокоскоростного метода интенсивной пластической деформации – динамического канально-углового прессования, создающего нано- и субмикрокристаллические структуры и позволяющего существенно повысить механические свойства в объемных металлических материалах;
  • исследованы процессы кумуляции энергии и взаимодействия ударных волн при квазисферическом взрывном нагружении металлических шаров. Установлено влияние числа несинхронности и точек инициирования, фазового превращения на ограничение кумуляции.

 

Реализация фундаментальных научных достижений на практике (прикладные разработки):

  • установлена взаимосвязь между фазовым, химическим составом и склонностью к флокенообразованию стали с перлитной структурой, показано влияние дисперсности перлита на механизм разрушения, определены структурные особенности стали после термомеханической обработки. По заданию ОАО «РЖД» определены причины массового брака при освоении на Выксунском металлургическом заводе технологии производства твердых колес повышенного качества для грузового железнодорожного транспорта. Даны рекомендации по химическому составу, режимам выплавки и термомеханического передела, обеспечившие выпуск высококачественных железнодорожных колес, начиная с 2007 года;
  • разработаны научно-технологические рекомендации по оптимизации химического состава и режимов термомеханической обработки низкоуглеродистых (содержащих менее 0,08% углерода) низколегированных свариваемых сталей, положенные в основу новой технологии производства листового проката и штрипса. Обработанный по новой технологии листовой прокат имеет высокую свариваемость, обладает пределом текучести 500-690 МПа и отличается высокой хладостойкостью – ударная вязкость при температуре минус 600С (KCU -60) составляет более 300 Дж/см2. Достигнутое существенное повышение прочности и хладостойкости позволяет использовать эти стали для строительства крупнейших газо- и нефтепроводов страны, в том числе в северных широтах, и сварных арктических конструкций;
  • разработаны новые износостойкие стали, а также режимы упрочнения поверхностей трения деталей машин и инструмента.

 

Признание школы (Гранты Президента):

  • Грант НШ-643.2008.3 (В.М. Счастливцев) – 2008-2009г;
  • Грант НШ-5965.2006.3 (В.М. Счастливцев) – 2006-2007г;
  • Грант НШ-778.2003.3 (В.М. Счастливцев) – 2003-2005г;
  • Грант НШ-00-15-97419 (В.М. Счастливцев) – 2000-2002г.

 

Правительственные награды за научные достижения и научные премии, полученные в рамках работы по научным направлениям:

  • Премия Правительства Российской Федерации в области науки и техники (2022) - В.М. Счастливцев, Ю.Н.Горностырев
  • Звание Героя Социалистического труда (1978) – В.Д. Садовский;
  • Государственная премия СССР (1986) – В.Д. Садовский
  • Орден «Знак почета» (2008) –В.М. Счастливцев
  • Почетное звание «Заслуженный деятель науки РФ» - В.В. Сагарадзе (2009), В.Г. Пушин (2010)
  • Премия им. П.П.Аносова (1984) – К.А. Малышев (в коллективе соавторов)
  • Медаль им.Д.К.Чернова (1976) – В.Д. Садовский;
  • Премия В.Д.Чернова НПО «Машпром» (1990) – В.М. Счастливцев (в коллективе соавторов);
  • Премии УрО РАН им.В.Д.Садовского (1999) – Ю.В. Хлебникова, (2002) Д.В. Башлыков;  (2004) – В.М. Счастливцев; (2005) – А.Э. Хейфец; (2006) – В.В. Сагарадзе;
  • Премия Губернатора Свердловской области для молодых ученых (2006) – А.Э. Хейфец;
  • Дипломы и медали ВДНХ СССР (1968) – В.Д. Садовский, К.А. Малышев (в коллективе соавторов); (1975) – В.Д. Садовский, К.А. Малышев (в коллективе соавторов); (1982) – В.Д. Садовский (в коллективе соавторов);

 

Проводимые конференции, школы в рамках работы по научным направлениям:

  • XII Международная конференция «Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов – ДСМСМС-2011» «Получение и перспективы использования нанокристаллических материалов и нанотехнологий в технике». Проводится регулярно 1 раз в 3 года. 
  • Уральская школа металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (школа проводится регулярно 1 раз в два года, последняя была проведена в 2020 г.) 
  • Международные школы-конференции «Физическое материаловедение» Наноматериалы технического и медицинского назначения.