Физический факультет ННГУ
Вход Регистрация Карта сайта Форум
Направление подготовки "Физика металлов и сплавов"
Образовательная программа "Физика металлов и сплавов" реализуется кафедрой физического материаловедения начиная практически с даты создания самой кафедры в 1968 году.
 
В рамках данной программы студенты изучают традиционные курсы по металловедению сталей, теории термической обработки и фазовым превращениям в металлах и сплавах, курсы по теории дефектов, физическим основам прочности и пластичности конструкционных материалов, сопротивлению материалов, лазерной обработки поверхности металлов и сплавов и др.
В состав образовательной программы "Физика металлов и сплавов" входят практические курсы по рентгеноструктурному и рентгенофазовому анализу, электронной микроскопии, физической акустике, методам магнитного фазового анализа и др.
 
Это позволяет сформировать у обучающихся весь набор компетенций, необходимый для решения широкого круга практических и научных задач в области классического металловедения цветных сплавов и сталей - выбор оптимального состава конструкционных материалов для заданных режимов эксплуатации, выбор оптимальных режимов термической и термомеханической обработки, прогноза ресурса длительной эксплуатации металлических конструкций различного функционального назначения (в том числе - в экстремальных условиях одновременного воздействия сразу нескольких поверждающих факторов), а также разработки новых металлов, цветных сплавов и сталей с высокими физико-механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками.
 
В начале 2000х годов, в связи с введением Министерством образования и науки РФ новых образовательных стандартов, образовательная программа "Физика металлов и сплавов", дополненная специально разработанными курсами по теории диффузии, специальным разделам теории границ зерен в металлах и сплавах, термодинамике, методам численного моделирования в физическом материаловедении и др., стала основой новой образовательной программы "Физика конденсированного состояния".
 
Начиная с 2016 г. образовательная программа "Физика металлов и сплавов" в ее классическом варианте стала одним из разделов более общей основной профессиональной образовательной программы "Физика спроектированных материалов: металлы, сплавы и керамики", в состав которой включена на правах базового раздела.
Направление подготовки "Конструкционные наноматериалы"
Образовательная программа «Конструкционные наноматериалы»  реализуется кафедрой ФМВ начиная с 2014 г.
 
Наноструктурированные конструкционные металлы, получаемые преимущественно с использованием различных технологий интенсивного пластического деформирования (равноканальное угловое прессование), обладают уникальным сочетанием одновременно высокой прочности и пластичности при комнатной температуре, высокой коррозионной и радиационной стойкостью, в них обнаруживаются эффекты низкотемпературной и высокоскоростной сверхпластичности и др., делающие эти материалы новым самостоятельным классом конструкционных материалов. Наноструктурированные конструкционные металлы и сплавы обеспечивают решение задач по повышению эксплуатационной надежности высокоответственных металлоконструкций в ядерной энергетике, нефтехимической промышленности, авиа-, судо- и ракетостроении и др.
Примером такой задачи, стоящей, в частности, перед разработчиками скоростных судов, является проблема создания облегченных корпусов, способных эксплуатироваться в условиях одновременного воздействия механических нагрузок и коррозионно-агрессивных сред. Одним из наиболее перспективных направлений разработок в этой области, является использование более легких сплавов (по сравнению со сталью) с одновременно-повышенными характеристиками прочности и коррозионной стойкости. Причем новые требования к повышенной мощности двигателей заставляют искать возможности делать корпуса судов все более легкими без потери их конструкционной прочности. Меньший вес конструкций судов обеспечивает повышение грузоподъемности, ведет к уменьшению расхода топлива или обеспечивает снижение мощности двигательных установок; кроме этого уникальные демпфирующие свойства конструкционных наноматериалов снижают уровень вибрации и шума и др.
 
Конструкционные нанокерамики, получаемые с использованием таких современных технологий консолидации как высокоскоростное электроимпульсное плазменное спекание, обладают уникальным сочетанием жаропрочности, твердости, трещиностойкости, износостойкости и др. в широком интервале температур эксплуатации (более 1000 оС), при которых металлические материалы теряют свои прочностные свойства или интенсивно окисляются. В настоящее время активное использование керамических наноматериалов предполагается в целом ряде инновационных проектов, реализуемых отечественной промышленностью на период до 2020-2025 гг. - проект по созданию новых газовых центрифуг, проект по созданию сверхпроводниковой индустрии, проект по термоядерному синтезу, проект по созданию нового поколения ракетно-космической техники, проекты по созданию новых газотурбинных двигателей и др.
 
В заключение важно отметить, что в большинстве случаев уникальные физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики конструкционных наноматериалов связаны не только с их особой микроструктурой – ультрамелким (в пределе – нано) размером зерна но и, что особенно важно, неравновесным состоянием границ зерен.
Это позволяет использовать большой фундаментальный задел одной из ведущих научных школ РФ в области физики границ зерен для подготовки высококвалифицированных специалистов в области перспективных конструкционных материалов на уровне, соответствующим уровню ведущих отечественных и мировых научных групп.
 
Начиная с 2016 г. данная образовательная программа стала одним из разделов более общей основной профессиональной образовательной программы "Физика спроектированных материалов: металлы, сплавы и керамики"
Направление подготовки "Физика спроектированных материалов: металлы, сплавы и керамики"

Направление подготовки «Физика спроектированных материалов: металлы, сплавы и керамики»

Ключевое направление – это разработка и исследование (в том числе - моделирование) новых «спроектированных» конструкционных металлов, сплавов и керамик, обладающих уникальным сочетанием физико-механических и эксплуатационных характеристик.

«Спроектированные» материалы – это материалы, разработанные и изготовленные таким образом, чтобы соответствовать заданному набору функциональных требований, в том числе и выходящих за рамки традиционных требований к их эксплуатационным характеристикам. Подход многоуровневого конструирования материалов, в котором проектирование материала осуществляется сразу на нескольких структурных уровнях – от атомарного до макроскопического, позволяет создавать конструкционные многофункциональные материалы предназначенные для экстремальных условий эксплуатации. Особенно эффективны «спроектированные» материалы в том случае, когда к изделию предъявляются трудносочетаемые требования с точки зрения физико-механических свойств (например, одновременно высокая прочность, пластичность и коррозионная стойкость в металлах, или одновременно высокая твердость, трещиностойкость и теплопроводность в керамиках). Эта задача решается за счет оптимизации структуры материалов на различных «структурных уровнях».

Особенностью начальной части программы подготовки (уровень «бакалавриат») является ее междисциплинарный характер, направленный на формирование у выпускника-бакалавра профессиональных компетенций в области физики, химии и механики новых материалов. Выпускники-бакалавры владеют знаниями в области фазовых превращений в сталях, теории дефектов, процессов диффузии в металлах и сплавах, физики прочности и пластичности и др., а также навыками работы с современным исследовательским оборудованием (рентгеноструктурный анализ, растровая электронная микроскопия, методы механических испытаний и др.). Междисциплинарность подготовки бакалавров обеспечивается за счет курсов по инженерному языку материаловедения, химии твердого тела и основам механики твердого тела.

Вторая часть программы подготовки (уровень «магистратура») ориентирована на научно-инновационный и прикладной вид профессиональной деятельности, поскольку разработка новых «спроектированных» материалов невозможна без одновременной разработки научных основ новых технологий их получения, а также разработки новых методик исследований структуры, свойств и характеристик этих материалов.

В связи с этим, особенностью второй части программы является направленность на получение опыта работы с современными технологиями получения материалов. Студенты изучают современные технологии спекания керамик, технологии получения нано- и ультрамелкозернистых металлов и сплавов, аддитивные технологии (послойное лазерное сплавление изделий сложной формы) и др. Основу программы обучения магистров составляют курсы, направленные на изучение физических процессов, лежащих в основе новых технологий («Физика спекания и современные технологии спекания конструкционных материалов», «Физика больших пластических деформация и методы получения мелкозернистых металлов и сплавов», «Кристаллохимия новых неорганических соединений» и др.) и методик их изучения («Методы калориметрии», «Методы коррозионных испытаний», «Методы физической акустики» и др.). Одновременно с этим магистрам преподаются углубленные курсы по механике деформируемого твердого тела и современным методам моделирования процессов деформации и разрушения.

Важным элементом, направленным на формирование профессиональных компетенций выпускника, являются научно-исследовательская и производственная / технологическая практика, которые составляют существенный объем времени подготовки магистра. В ходе выполнения научно-исследовательской и производственной практики магистранты с использованием современного технологического и исследовательского оборудования решают типовые научно-практические задачи («кейсы») в области материаловедения, стоящие перед ведущими промышленными предприятиями Нижегородской области (АО «ОКБМ Африкантов», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», АО «ОКБ - Нижний Новгород», ФГУП «ПО Маяк», ООО «Газпром-трансгаз Нижний Новгород», АО «КБП Приборостроения», НПО «Специальных материалов» и др.).

Востребованность выпускников на рынке труда решается за счет тесной связи получаемых выпускниками навыков и умений, с трудовыми функциями инженеров и специалистов в области технологий и материалов, а также, в целом, с трудовыми функциями специалистов в области научных исследований и конструкторских разработок.

Кафедра Физического материаловедения при реализации данной программы работает совместно с Отделом «Физики металлов» НИФТИ ННГУ, НОЦ «Нанотехнологии» ННГУ, кафедрой химии твердого тела ННГУ и базовой лабораторией «Исследование наноматериалов» Института проблем машиностроения РАН (в настоящее время ИПМ РАН является филиалом Федерального исследовательского центра «Институт прикладной физики РАН»).
 
603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп.3,
тел. (831) 462-33-02. e-mail: dekanat@phys.unn.ru

Яндекс цитирования Rambler's Top100