Научно-образовательный центр «Нелинейная динамика деформируемых твердых тел»

Создана:

13 февраля 2008 года, Приказ № 53

Регламентирующие документы:

Цели:

• развитие научного направления, связанного с вопросами влияния малодозовых воздействий (физические поля, малые концентрации примесей и пр.) на физические (механические) свойства конструкционных и функциональных материалов (полупроводниковые кристаллы, инженерные керамики и др.).

Задачи:

1. осуществление научно-исследовательской деятельности, направленной на получение новых экспериментальных данных, связанных с нетривиальными эффектами, индуцируемыми низкоинтенсивными воздействиями;
2. внедрение новейших научных достижений в области малодозовых эффектов в учебный процесс (в том числе разработка учебно-методических комплексов для преподавания дисциплин по специальности и направлению бакалавриата и магистратуры «Физика»);
3. привлечение студентов к научно-исследовательской работе.

Сотрудники:

• доктор физико-математических наук, доцент  Дмитриевский А.А. руководстводитель (Директор центра коллективного пользования научным оборудованием университета);

• кандидат физико-математических наук  Ефремова Н.Ю..

Достижения:

На сегодняшний день сотрудниками лаборатории малодозовых эффектов накоплен значительный, во многом уникальный экспериментальный материал, связанный с влиянием малодозовых воздействий на физические свойства ионных, ионно-ковалентных, ковалентных и молекулярных кристаллов, а также наноструктурированной композиционной керамики ZrO₂(CaO)-Al₂O₃.

За время существования лаборатории (10 лет) ее коллективом опубликовано более полусотни научных статей в ведущих академических Российских и зарубежных журналах. Основные публикации:

1. Ю.И. Головин, А.А. Дмитриевский, Н.Ю. Сучкова, Влияние типа и концентрации легирующей примеси на динамику бета-индуцированного изменения микротвердости кремния, ФТТ, 50, 1, 26-28 (2008).
2. А.А. Дмитриевский, Н.Ю. Сучкова, М.Ю. Толотаев. Облучение кремния низкоинтенсивным потоком электронов при повышенных температурах, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 11, 93- 95 (2008).
3. А.А. Дмитриевский, Ю.И. Головин, В.М. Васюков, Н.Ю. Сучкова, Влияние электрических полей на динамику изменений микротвердости кремния, индуцируемых низкоинтенсивным бета-облучением, Известия РАН. Серия Физическая, 72, 7, 988-990 (2008).
4. Yu.I. Golovin, A.A. Dmitrievskiy, N.Yu. Efremova, V.M. Vasyukov, The combined influence of low-flux electrons irradiation and weak magnetic field on silicon microhardness, Proc. of SPIE, 7377, 2, 9-14 (2009).
5. А.А. Дмитриевский, Н.Ю. Ефремова, Е.М. Вихляева, В.В. Коренков, А.В. Шуклинов, M. Badylevich, Y. G. Fedorenko, Механические свойства структур AlN/Si в условиях низкоинтенсивного бета-облучения, Известия РАН. Серия Физическая, 74, 2, 229-232 (2010).
6. А.А. Дмитриевский, Н.Ю. Ефремова, Ю.И. Головин, А.В. Шуклинов, Фазовые превращения под индентором в кремнии, облученном низкоинтенсивным потоком бета-частиц, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 3, 62–65 (2010).
7. А.А. Дмитриевский, Н.Ю. Ефремова, А.В. Шуклинов, Влияние низкоинтенсивного бета-излучения на склонность к образованию трещин при индентировании кремния, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 4, 63 – 64 (2011).
8. Ю.И. Головин, А.А. Дмитриевский, А.В. Шуклинов, П.А. Косырев, А.Р. Ловцов, Влияние низкоинтенсивного бета-облучения на фазовые превращения в кремнии при микроиндентировании, Известия ВУЗов. Серия Физика, 54, 8, 73-76 (2011).
9. Дмитриевский А.А., Шуклинов А.В., Ловцов А.Р., Исаева Е.Ю., Бета-индуцированное уменьшение адгезии структур Cu/Si, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 5, 70 – 72 (2013).
10. Дмитриевский А.А., Закономерности изменения свойств монокристаллов кремния под действием малодозового бета-облучения // Известия ВУЗов. Серия Физика. – 2013. – №.8. – С.85-94.
11. Дмитриевский А.А., Влияние бета-облучения на фазовые превращения кремния Si-I ? Si-II под индентором // ПЖТФ. 2014. – Т. 40. №.2. – С.61 – 67.
12. Дмитриевский А.А., Ефремова Н.Ю., Дружкин А.В., Коростелева Т.О., Гусева Д.Г., Влияние длительности электрохимического анодирования на микротвердость макропористого кремния // Физика и техника полупроводников. 2014. – Т. 48. №.9. – С.1234 – 1236.
13. Головин Ю.И., Дмитриевский А.А., Ефремова Н.Ю., Бета-индуцированное уменьшение адгезии в структуре AlN/Si // ПЖТФ. 2014. – Т. 40. №.20. – С.9 – 14.
14. Dmitrievskiy A.A., Guseva D.G., Efremova N.Yu., Stolyarov R.A., Generation of Regular Pore System in Silicon by Means of Nanoindentation, Key Engineering Materials. 2016. – V. 683. – P. 131-135.
15. Дмитриевский А.А., Гусева Д.Г., Ефремова Н.Ю., Овчинников П.Н., Топчий А.А., Структура и нанотвердость гранулированной керамики, изготовленной из суспензии с различным содержанием Y-ZrO2 // ПЖТФ. 2016. – Т. 42. №.16. – С.14 – 20.
16. Dmitrievskiy A.A., Guseva D.G., Efremova N.Yu., In situ Detection of the Phase Transformations in Silicon during Nanoindentation // Russian Metallurgy (Metally). 2016. № 10. P. 942–945.
17. Дмитриевский А.А., Ефремова Н.Ю., Гусева Д.Г. Геометрическая форма и объем зоны металлизированной фазы кремния, формируемой при индентировании // Деформация и разрушение материалов. 2017. № 3. С. 9–12.
18. Дмитриевский А.А., Ефремова Н.Ю., Гусева Д.Г., Бета-индуцированное уменьшение содержания фаз кремния Si-II, Si-XII, Si-III и a-Si, образующихся под индентором // Физика твердого тела. 2017. Т. 59. № 11. С. 2235-2239.
19. Дмитриевский А.А., Ефремова Н.Ю., Гусева Д.Г., Количественная оценка содержания метастабильных фаз кремния Si-XII, Si-III И a-Si в области отпечатка индентора // Известия РАН. Серия Физическая. 2017. №11 С. 1522-1525.
20. Дмитриевский А.А., Тюрин А.И., Жигачев А.О., Гусева Д.Г., Овчинников П.Н., Влияние содержания корунда и температуры спекания на механические свойства керамических композитов CaO?ZrO2?Al2O3 // ПЖТФ. 2018. Т. 44. № 4. С. 25-33.

Кроме того результаты научно-исследовательской работы лаборатории были представлены более чем на 50 научных конференциях Международного и Всероссийского уровня, где вызывали живой интерес ведущих специалистов.

Участниками многих конференций, в том числе и Международных, являлись студенты, принимавшие активное участие в исследовательской деятельности лаборатории. Они неоднократно становились призерами конкурсов научных работ студентов и аспирантов.

Курсы повышения квалификации:

Сотрудники лаборатории, являющиеся преподавателями университета, неоднократно проходили курсы повышения квалификации:

1. «Фундаментальные и прикладные проблемы физиологии и биофизики» (Дмитриевский А.А.)
2. «Защита информации ограниченного доступа» (Дмитриевский А.А.)
3. «Применение ИКТ в образовании: «Информатизация образовательного пространства в лингвистическом образовании. Работа с порталом и системой управления содержанием» (Дмитриевский А.А.)
4. «Информатизация образовательного процесса в ВУЗе» (Ефремова Н.Ю.)
5. «Информатизация образовательного процесса в ВУЗе» (Дмитриевский А.А.)
6. «Применение ИКТ в образовании: «Методы исследования наноструктурных материалов» (Дмитриевский А.А.)
7. «Основы педагогики высшей школы» (Ефремова Н.Ю.)
8. «Физические основы нанотехнологий» (Дмитриевский А.А.)
9. «Физические основы нанотехнологий» (Ефремова Н.Ю.)
10. «Совершенствование иноязычных компетенций преподавателей высшей школы (английский язык, базовый уровень)» (Дмитриевский А.А.)
11. «Физика и технология наноматериалов» (Дмитриевский А.А.)
12. «Информационные технологии в образовательном процессе вуза» (Дмитриевский А.А.)
13. «Теоретические и экспериментальные основы микропластичности, разрушения и сопутствующих явлений в традиционных и наноструктурированных материалах» (Дмитриевский А.А., Ефремова Н.Ю., Жигачева Д.Г.)
14. «Радиационная безопасность и радиационный контроль» (Дмитриевский А.А., Жигачева Д.Г.)

Грантовская деятельность:

Лаборатория активно участвует в «грантовской» деятельности, что повышает мобильность сотрудников и позволяет наращивать материально-техническую базу. Сотрудники лаборатории являлись исполнителями следующих коллективных и индивидуальных грантов и программ:

1. РНФ Проект № 15-19-00181 «Разработка новой комбинированной методики и портативного прибора для оперативной диагностики дефектов, микроструктуры и физико-механических свойств материалов деталей и конструкций на разных масштабных уровнях в процессе их длительной эксплуатации с привлечением нано-, микро- и макромеханических, оптических, тепловых и электрических методов измерений»
2. РНФ Проект № 16-19-10405 «Новые объемные и волокнистые инженерные керамические нанокомпозиты на основе природного и синтетического диоксида циркония: получение, структура и свойства»
3. ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы, Государственный контракт № П712 от 20.05.2010 г., «Разработка методов и аппаратуры для экспресс-характеризации наноструктурированных и армированных углеродными нанотрубками высокопрочных оксидных керамических композитов».
4. ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы, Государственный контракт № П892 от 26.05.2010 г., «Нелинейные эффекты, индуцируемые в кремнии облучением заряженными частицами».
5. ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы № 14.В37.21.0372, «Исследование механической устойчивости авиационных алюминиевых сплавов и разработка технологии подавления очагов локализованной деформации и способов предупреждения катастрофической деградации механических свойств».
6. ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы № 14.В37.21.0735, «Физические основы бесконтактных методов ранней диагностики и неразрушающего контроля повреждаемости и деградации физико-механических свойств авиационных алюминиевых сплавов».
7. ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы № 14.В37.21.0638, «Непрерывный электромагнитный мониторинг нестационарных процессов деформации, разрушения и роста льда и электромагнитные предвестники разрушения».
8. Минобрнауки РФ (госзадание), проект № 2.2257.2011, «Разработка и комплексное исследование физико-химических свойств наноструктурированных композиционных материалов, обладающих сорбционно-фильтрационной активностью для средств индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания».
9. Минобрнауки РФ (госзадание), проект № 2.1221.2011, «Разработка методик синтеза гетероструктурных светоотражающих нанопокрытий для ключевых элементов лазерной гироскопии и их комплексное исследование методами современной нанодиагностики».
10. РФФИ № 12-08-33052 мол_а_вед, «Научные основы технологии мониторинга и подавления механической неустойчивости и увеличение ресурса высокотехнологичных авиационных сплавов системы Al-Mg-Mn».
11. ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, соглашение 14.B37.21.1831 от 04.10.2012, «Разработка наноструктурированных сорбирующих материалов для поддержания фиксированного состава газовой среды в условиях замкнутого пространства».
12. ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы, соглашение № 14.B37.21.1628 от 01.10.2012 г., «Оптимизация технологии производства высококачественных циркониевых керамик из природного диоксида циркония – бадделеита
13. РФФИ № 08-02-97512-р_центр_а, «Динамика преобразований структурных дефектов кремния в условиях комбинированного действия слабых радиационных и электромагнитных полей».
14. РФФИ № 09-02-97541-р_центр_а, «Градиентная модификация механо-физических свойств поверхности кремния низкоинтенсивным ионизирующим облучением»
15. РФФИ № 15-02-04797 «Фазы высокого давления в кремнии и их чувствительность к бета-облучению»

Контакты:

Адрес: 392008, г. Тамбов, Комсомольская пл., 5, ауд. 310

Телефон: 8 (4752) 72-34-34, добавочный 2011

E-mail: aadmitr@yandex.ru

Создана:

16 декабря 1996 года, Приказ № 173

Регламентирующие документы:

Цель:

• создание фундаментальной научной базы для разработки технологии получения новых материалов путем управления неравновесным ростом кристалла из расплава (на примере модельной системы лед-вода), методов электромагнитного непрерывного мониторинга окружающей среды, содержащей большие массы льда и снега, а также электромагнитной дефектоскопии нагруженных узлов конструкций, эксплуатируемых при отрицательных температурах в условиях оледенения.

Задачи:

• исследование механизмов неустойчивости межфазной границы лед-вода и связанного с ними многообразия неравновесных форм роста льда в сильно переохлажденной воде. Важность этого направления связана, главным образом, с актуальностью разработки технологии получения новых материалов в сильно неравновесных условиях. Система лед-вода выступает здесь в качестве удобного модельного объекта для исследования морфогенеза диссипативных систем.
• исследование собственного электромагнитного излучения, сопровождающего процессы пластической деформации, разрушения и фазовых переходов первого рода в различных материалах и льде, подвергнутых тепловому и/или механическому воздействию. Актуальность подобных исследований определяется установленной возможностью д и а г н о с т и к и повреждений конструкционных материалов и льда по сигналу собственного электромагнитного излучения, а также необходимостью разрабатывать методы непрерывного электромагнитного мониторинга природных объектов, склонных к катастрофическим срывам (землетрясения, ледники и т.д.).
• исследование влияния внешних воздействий (акустического, электромагнитного поля, содержания примесей и т.д.) на динамику и геометрию перечисленных выше процессов структурной релаксации с целью дальнейшей разработки технологии у п р а в л е н и я структурой материалов внешним силовым полем.

Сотрудники:

• доктор физико-математических наук, профессор Шибков А.А. - руководитель;

• кандидат физико-математических наук, доцент Желтов М.А.;

• кандидат технических наук, доцент Золотов А.Е.;

• кандидат технических наук, старший преподаватель Михлик Д.В.;

• кандидат физико-математических наук Гасанов М.Ф.,

• кандидат технических наук Денисов А.А.

Основные результаты, полученные в лаборатории:

• Разработаны физические основы электромагнитного мониторинга процессов структурной релаксации в высокоомных материалах на базе метода электромагнитной эмиссии.

• Обнаружен эффект Савара - Масcона во льде, состоящий в появлении повторяющихся мезоскопических скачков пластической деформации со средней амплитудой ~ 10^–3–10^–2% на кривых нагружения с постоянной скоростью  моно- и поликристаллического льда.

• Обнаружено, что процессы пластической деформации, кристаллизации и разрушения льда сопровождаются генерированием собственного электромагнитного излучения, носящего импульсный характер, которое является свидетельством термодинамической неравновесности кристалла и несет информацию о динамике его структурной релаксации преимущественно на мезоскопическом уровне.

• Установлено качественное подобие статистического поведения скачкообразных процессов пластической деформации, множественного разрушения и кристаллизации льда.

• Обнаружен и исследован электромагнитный сигнал – предвестник макроразрушения поликристаллического льда.

• Развит подход к управлению неравновесными мезоскопическими структурами кристаллизации.

• Дана полная классификация морфологических переходов между различными неравновесными структурами гетерогенного роста льда в переохлажденной воде.

• Установлено, что доминирующим фактором, влияющим на механизм роста льда при переохлаждении до 0.4 K, является конвекция, в интервале от 0.4 до 4 K – диффузия скрытой теплоты кристаллизации, а при более высоких переохлаждениях – поверхностная кинетика.

• Обнаружено, что формирование определенного морфологического типа структуры неравновесного роста льда сопровождается генерированием характерного сигнала электромагнитной эмиссии, который надежно идентифицирует каждую структуру.

• Полученные результаты позволяют:

  • а) прогнозировать структурное состояние (преимущественно на мезоскопическом уровне) и поведение материалов в сильно неравновесных условиях;

  • б) разрабатывать технологии создания новых структур, в частности, поликристаллических материалов с заданными размером и формой зерен;

  • в) использовать ЭМЭ как тонкий физический инструмент исследования динамики формирования мезоскопической структуры испытуемого кристалла;

  • г) разрабатывать методы бесконтактной электромагнитной дефектоскопии материалов в условиях механического и теплового воздействия, контроля и управления роста кристалла диэлектриков, а также электромагнитного in situ мониторинга природных объектов, содержащих большие массы льда и снега, склонных к катастрофической динамике (ледники, снежные лавины и т.д.).

В работе лаборатории «Физика льда» принимают активное участие аспиранты и студенты. Результаты исследований опубликованы более чем в ста научных работах, в том числе в центральной академической печати, в частности, в журналах Доклады РАН, Известия РАН, Кристаллография, Физика твердого тела, Известия вузов, Поверхность, Деформация и разрушение материалов, Материаловедение, а также в зарубежной печати, в журналах Physica A, Journal of Crystal Growth и докладывались на международных и всероссийских конференциях в Черноголовке, Москве, Санкт-Петербурге, Воронеже, Бостоне (США) Киото (Япония), Гренобле (Франция) и т.д. По результатам работы защищены одна докторская, пять кандидатских диссертаций и около ста дипломных работ.

Достижения:

• Деятельность лаборатории в течение 10 лет поддерживалась рядом грантов:
• РФФИ (проекты № 98-02-17054-а, № 99-02-99108-с, № 01-02-16574-а, № 02-02-06164-а, № 03-02-06041-а, № 04-02-16143-а, № 09-02-97540-р-центр-а;
• Минобразования РФ (проекты № Е00-3.4-122, № Е02-3.4-113, № А04-2.9-1160);
• Университеты России (проект № УР.01.01.463);
• грант Тамбовского госуниверситета им. Г.Р. Державина (проект № 11Д2005);
• Президентский грант (проект № МК-4627.2006);
• темплан (проект № 1.11.09).
• РНФ проект № 15-12-00035 (2015-2017)

Перспективы развития:

Исследования в области физики льда актуальны и перспективны для Российской Федерации в основном в связи с проблемами навигации и нефтедобычи в арктических условиях, а также мониторинга и прогнозирования катастрофических явлений с участием больших масс льда: движение и сход ледников, снежных лавина, распространение трещин в мерзлых грунтах, ледяных покровах водоемов и пр. Актуальные проблемы, на решение которых направлена деятельность лаборатории ФЛ:

1. Проблема мониторинга и предсказания катастрофической динамики природных масс льда.
2. Механическая прочность льда в условиях контакта с нефтью и проблема ликвидации разлитой нефти в арктических условиях.
3. Проблемы беспроводной связи в арктических условиях.
4. Коррозия металлов в условиях обледенения.

Партнеры:

• Институт Кристаллографии РАН им. А.В. Шубникова;
• Институт физики твердого тела РАН;
• Институт Космических исследований РАН;
• Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе;
• Тульский госуниверситет;
• Воронежский госуниверситет;
• Белгородский госуниверситет;
• Тольяттинский госуниверситет;
• Нижегородский госуниверситет;
• КемГСХИ и др.

Услуги:

Консультации для научных работников и аспирантов естественно-научных и технических специальностей по вопросам комплексного исследования в области разработки бесконтактных методов контроля процессов выращивания кристаллов диэлектриков и полупроводников, электромагнитного мониторинга природной среды, содержащей большие массы льда, снега, мерзлого грунта, и управления структурой кристаллов льда внешним электромагнитным полем, а также исследования феномена атмосферного электричества. Консультации для педагогов по вопросам методологии и методики преподавания вузовских физических дисциплин.

Контакты:

E-mail: shibkov@tsu.tmb.ru

Создана:

28 февраля 2005 года, Приказ № 84

Регламентирующие документы:

Цель:

Направлена на решение фундаментальной задачи физического материаловедения – проблему понимания механизмов неустойчивого поведения твердых тел по отношению к механическому воздействию с целью создания фундаментальной научной базы для разработки методов управления механической устойчивостью и повышения ресурса пластичности сплавов на алюминиевой основе.

Задачи лаборатории:

• исследование неустойчивой пластической деформации ультрамелкозернистых поликристаллических сплавов на основе алюминия в условиях одноосного растяжения в мягкой испытательной машине комплексом высокочувствительных и быстродействующих методов измерения деформации в сочетании с микроструктурными исследованиями; особое внимание уделено высокотехнологичным сплавам Al-Mg, в частности, АМг5 и АМг6, используемых при производстве летательных аппаратов, автомобилей, военной техники, а также в химическом машиностроении и электротехнической промышленности;
• проведение систематических исследований механизмов зарождения полос макролокализованной деформации, их размножения, распространения и взаимодействия, а также роли полос деформации в механизме вязкого разрушения;
• исследование влияния структурных изменений на микро- и наноуровне на динамику макроскопической неустойчивости пластической деформации алюминиевых сплавов;
• исследование предвестников макроразрушения сплава на основе корреляционного анализа видео- и временных рядов: скачков на кривых нагружения, сигналов акустической и электромагнитной эмиссии;
• исследование механизмов и способов подавления деформационных полос и увеличение ресурса пластичности алюминиевых сплавов Al-Mg.

Сотрудники:

• кандидат физико-математических наук, доцент Желтов М.А. - руководитель;

• доктор физико-математических наук, профессор Шибков А.А.;

• кандидат технических наук, доцент Золотов А.Е.;

• кандидат технических наук, старший преподаватель Михлик Д.В.;

• инженер Аверков В.А..

Основные результаты НИР:

1. Разработан комплекс методов исследования неустойчивой пластической деформации металлов и сплавов, основанный на синхронной регистрации скачков пластической деформации, сигналов электромагнитной и акустической эмиссии и высокоскоростной видеосъемкой полос макролокализованной деформации в сочетании с динамическим анализом временных и видеорядов, а также микроструктурными исследованиями.
2. Обнаружены и исследованы структурно-чувствительные переходы между устойчивой и неустойчивой деформацией сплавов Al-Mg.
3. Установлено, что скачкообразная деформация алюминий-магниевого сплава является чувствительной функцией отклика к тонким структурным изменениям в сплаве на субмикроскопическом и наноуровне, позволяющей, как обнаружено, определять температуру начала первичной рекристаллизации, температуру сольвуса и температурный интервал растворения зон Гинье-Престона.
4. С помощью высокоскоростной видеосъемки со скоростью до 1000 кадр/с поверхности деформируемого сплава Al-Mg исследованы тонкие детали кинетики полос макролокализованной деформации, связанных с процессами их зарождения, скачкообразного распространения, взаимодействия, размножения и осцилляций на стадии образования шейки. Впервые получена классификация полос деформации Савара-Массона при растяжении сплава в мягкой деформационной машине, которая существенно отличается от классификации полос Портевена-Ле Шателье при растяжении в жесткой испытательной машине.
5. На основе анализа данных видеосъемки и синхронной записи скачков деформации установлено, что макроскопические скачки (амплитудой 1-10 %) следует рассматривать как деформационные «взрывы», возникающие в результате развития цепной реакции размножения полос деформации Савара-Массона.
6. Установлено, что подвижность и морфология полос резко изменяются после отжига в окрестности температуры сольвуса.
7. Обнаружена корреляция между динамикой полос деформации и макроскопическим разрушением сплавов Al-Mg с различной исходной микроструктурой.
8. Выявлен степенной закон распределения как предвестник макроразрушения сплава АМг6 с рекристаллизованной микроструктурой. Обнаружено, что за 0.2 с до развития магистральной трещины в динамике полос наблюдаются дискретные локальные события смены угла полосы, которые распределены во времени по степенному закону с показателем степени , аналогичному закону Омори при землетрясениях.
9. Обнаружена и исследована скачкообразная составляющая сверхпластического течения промышленного сплава АМг6 при нагружении с постоянной скоростью возрастания напряжения.
10. Впервые обнаружено, что скачки пластической деформации сплава АМг3, покрытого слоем льда, сопровождаются генерированием характерных сигналов электромагнитной эмиссии.

В области прикладных исследований деятельность Лаборатории направлена на развитие физических основ для разработки:

а) электромагнитных методов контроля in situ процессов пластической деформации, разрушения и фазовых превращений в высокотехнологичных материалах;

б) методов управления структурой дефектов внешними физическими полями с целью создания материалов с прогнозируемыми свойствами;

в) методов бесконтактного электромагнитного мониторинга и контроля динамических дефектов на поверхности металлов в условиях оледенения.

В работе лаборатории активное участие принимают сотрудники кафедры ТЭФ, аспиранты и студенты. По результатам научно-исследовательской работы лаборатории защищены три кандидатские диссертации и 20 дипломных работ.

Основные публикации:

Монографии:

1. Шибков А.А., Золотов А.Е. Актуальные проблемы механики деформируемых твердых тел. Нелинейная динамика неустойчивой пластической деформации металлов (монография). Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г.Р. Державина. 2010. 187 с.
2. Шибков А.А. Нелинейная механика и разрушение промышленных сплавов системы Al-Mg (монография). Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г.Р. Державина. 2010. 143 с.
3. Шибков А.А., Золотов А.Е., Шуклинов А.В. Структурно-чувствительные эффекты прерывистой деформации сплавов Al-Mg (монография). Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г.Р. Державина. 2011. 173 с.
4. Шибков А.А., Золотов А.Е., Желтов М.А., Шуклинов А.В. Нелинейная динамика неравновесных систем. Часть 1. Динамика пластических неустойчивостей в деформируемых твердых телах. Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г. Р. Державина, 2012. 184 с.
5. Шибков А.А., Золотов А.Е., Желтов М.А., Шуклинов А.В. Нелинейная динамика неравновесных систем. Часть 2. Мониторинг мезо- и макродефектов в деформируемых твердых телах. Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г. Р. Державина, 2013. 259 с.
6. Шибков А.А., Гасанов М.Ф., Золотов А.Е. Прерывистая ползучесть и локализация пластической деформации. Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г.Р. Державина. 2016. 158 с.
7. Шибков А.А., Денисов А.А., Желтов М.А., Золотов А.Е. Коррозия и механическая неустойчивость алюминиевых сплавов. Тамбов: Издательский дом ТГУ им. Г.Р. Державина. 2017. 158 с.

Статьи:

1. Shibkov A.A., Denisov A.A., Zheltov M.A., Zolotov A.E., Gasanov M.F. The electric current-induced suppression of the Portevin - Le Chatelier effect in Al-Mg alloys // Materials Science & Engineering A. 2014. V. 610. P. 338-343. (Imp. Fact. 2,3 Q1)
2. Shibkov A.A., Gasanov M.F., Zheltov M.A., Zolotov A.E., Ivolgin V.I. Intermittent plasticity associated with the spatio-temporal dynamics of deformation bands during creep tests in an AlMg polycrystal // Int. J. Plast. V. 86. 2016. P. 37-55. (Imp. Fact. 6,3 Q1)
3. Шибков А.А., Золотов А.Е., Гасанов М.Ф., Желтов М.А., Проскуряков К.А. Влияние импульсного лазерного ИК-излучения на полосообразование и прерывистую деформацию алюминий-магниевого сплава АМг6 // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. №. 24. С. 70-76. (Imp. Fact. 0,841 Q2)
4. Шибков А.А., Титов С.А., Желтов М.А., Гасанов М.Ф., Золотов А.Е., Проскуряков К.А., Жигачев А.О. Электромагнитная эмиссия при развитии макроскопически неустойчивой пластической деформации металла // ФТТ. 2016. Т. 58. № 1. С. 3-10. (Imp. Fact. 0,854 Q2)
5. Шибков А.А., Желтов М.А., Гасанов М.Ф., Золотов А.Е. Нелинейная динамика деформационных полос в алюминий-магниевом сплаве при испытании на ползучесть // ЖТФ. 2017. Т. 87. № 10. С. 1518-1526. (Imp. Fact. 0,818 Q2).

Гранты:

• «Исследование механической устойчивости авиационных алюминиевых сплавов и разработка технологии подавления очагов локализованной деформации и способов предупреждения катастрофической деградации механических свойств», ФЦП 2012-2013гг.
• «Физические основы бесконтактных методов ранней диагностики и неразрушающего контроля повреждаемости и деградации физико-механических свойств авиационных алюминиевых сплавов» ФЦП 2012-2013гг.
• «Основы электрофизических методов диагностики и мониторинга механических неустойчивостей, вызывающих внезапное разрушение высокотехнологичных алюминиевых сплавов», РФФИ 2013-2015гг.
• «Физические основы систем неразрушающего контроля и подавления повреждений в деформируемых элементах конструкций из алюминий-магниевых и алюминий-литиевых сплавов», РФФИ 2016-2018 гг.
• «Создание новых методик оперативного контроля и подавления дефектов разных ? масштабных уровней в зонах концентрации напряжений, сварных соединений и основных материалов изделий авиакосмической отрасли и транспортных средств в процессе их длительной эксплуатации», РНФ 2015-2017 гг.

Перспективы развития:

Развитие современной техники требует опережающего развития фундаментальной науки о материалах – физического и химического материаловедения. В условиях, когда временной разрыв между идеей конструктора и ее воплощением должен быть минимальным, основной задачей материаловедения становится создание материалов с заданными свойствами. Алюминиевые сплавы являются перспективными материалами для изготовления легких конструкций – летательных аппаратов и автомобилей. Однако эти сплавы демонстрируют неустойчивую пластическую деформацию, которая проявляется в таких явлениях как зуб текучести, прерывистое течение и ступенчатая деформация. Эти явления вызывают технологический брак в виде порчи поверхности промышленных изделий, а также существенно сокращают ресурс пластичности этих сплавов.

Базовая концепция деятельности лаборатории состоит в сочетании динамического и структурного подхода в физике прочности и пластичности, в частности, в постановке структурных in situ экспериментов на основе оригинального измерительного комплекса в сочетании с измерением и анализом временных рядов, отражающих нестационарный характер пластического течения (нерегулярных кривых нагружения, сигналов акустической и электромагнитной эмиссии), а также использовании современных методов динамического анализа, включающих в себя спектральный, мультифрактальный анализ соответствующих временных рядов и пространственных структур. Деятельность лаборатории ФМС направлена на проведение систематических комплексных научных исследований в области нелинейной динамики деформируемых твердых тел, а также повышение на этой основе уровня подготовки будущих специалистов студентов и аспирантов.

Партнеры:

Результаты деятельности лаборатории ФМС представляют интерес для ряда институтов РАН и технических вузов:

• ИФТТ РАН (Черноголовка), ИК им. А.В. Шубникова РАН (Москва),

• ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН (Москва),

• Институт прикладной механики РАН (Москва),

• Институт физики металлов УрОРАН (Екатеринбург),

• Институт проблем сверхпластичности металлов РАН (Уфа),

• Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск),

• Институт проблем машиноведения РАН (С.-Петербург),

• Институт металловедения и физики металлов им. Г.В. Курдюмова (Москва),

• НИТУ МИСиС (Москва),

• «МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского (Москва),

• Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, МАИ (Москва),

• МГТУ им. Н.Э. Баумана,

• Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева,

• Уральский государственный технический университет – УПИ им. Б.Н. Ельцина (Екатеринбург),

• Воронежский государственный технический университет,

• Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет,

• Тольяттинский государственный университет,

• Уфимский государственный авиационный технический университет.

Услуги:

Консультации для научных работников и аспирантов естественно-научных и технических специальностей по вопросам комплексного исследования неустойчивой пластической деформации, разработки оптических, акустических и электромагнитных методов выявления и мониторинга пластических неустойчивостей в промышленных сплавах на алюминиевой основе и выработки рекомендаций для разработки промышленных методов подавления пластических неустойчивостей и увеличения ресурса пластичности алюминиевых сплавов аэрокосмической отрасли и автопрома. Консультации для педагогов по вопросам методологии и методики преподавания вузовских физических дисциплин.

Контакты:

E-mail: shibkov@tsu.tmb.ru