Кафедра физического материаловедения

Кафедра физического материаловедения (ФМВ) обеспечивает междисциплинарную подготовку в области физики, механики и химии конструкционных металлов, сплавов и керамик, а также прикладную подготовку студентов в области новых технологий получения перспективных материалов.
Подготовка материаловедов ведется ведущими специалистами Научно-исследовательского физико-технического института ННГУ и нижегородских институтов Российской академии наук на базе современного научно-исследовательского и технологического оборудования.
В подготовке студентов задействованы следующие лаборатории:

лаборатории кафедры ФМВ: электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, физических методов исследований и механических испытаний, химии твердого тела, моделирования сложных физических процессов и др.;
совместная с Институтом проблем машиностроения РАН лаборатория наноматериалов, оснащенная современным оборудованием для электронной микроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии, проведения работ в области лазерных технологий и др.;
лаборатории Отдела “Физики металлов” НИФТИ ННГУ.

В ходе обучения студенты получают широкую междисциплинарную подготовку в области наук о материалах, приобретают опыт практической работы на современном исследовательском оборудовании мирового уровня и на практике знакомятся со следующими передовыми технологиями получения и обработки металлов, сплавов и керамик:

аддитивные технологии послойного лазерного сплавления металлических изделий сложной формы по компьютерным 3D-моделям;
технология высокоскоростного электроимпульсного плазменного спекания наноструктурированных керамик;
технологии получения перспективных металлических материалов методом равноканального углового прессования;
технологии синтеза новых сложных неорганических (керамических) соединений для ядерной энергетики и биомедицины и др.

Подготовка студентов, базирующаяся на принципе «Обучение на базе исследований», проводится в соответствии с требованиями профессиональных стандартов в области конструкционных наноматериалов и нанотехнологий и c учетом требований потенциальных работодателей. Программа производственной практики, реализующая проектный принцип подготовки, позволяет студентам с использованием современного технологического и исследовательского оборудования решать научно-прикладные задачи (“кейсы”), сформулированные представителями ведущих промышленных предприятий Нижегородской области и РФ. Студенты получают навыки исследовательской работы, разработки технологических процессов, обработки полученных результатов, навыки практической работы со сложным технологическим оборудованием мирового уровня. В ходе своей научно-исследовательской работы студенты участвуют в выполнении договоров с ведущими промышленными предприятиями РФ, выполнении научных грантов по заказу научных фондов, Министерства науки и высшего образования РФ и др.

Начиная с четвертого курса студенты, демонстрирующие заметные успехи в научной работе, трудоустраиваются в НИФТИ ННГУ и включаются в научно-исследовательские и прикладные работы, выполняемые по заказу ведущих отечественных промышленных предприятий, входящих в состав ГК «Росатом», ГК «Ростехнологии», предприятий металлургической и газотранспортной отрасли и др. Такие исследования становятся основой дипломных работ, а также статей в ведущих научных журналах, патентов и ноу-хау. Во время учебы в магистратуре кафедра обеспечивает 100%-е трудоустройство в НИФТИ ННГУ студентов, участвующих в реализации прикладных проектов по заказу ведущих промышленных предприятий.

Успехи студентов и аспирантов кафедры ФМВ отмечены медалями и дипломами Всероссийских конкурсов и конференций Минобрнауки РФ, грантами Российского фонда фундаментальных исследований, Фонда содействия развитию малых форм предпринимательства в научно-технической сфере, стипендиями Президента РФ для аспирантов и молодых ученых, осуществляющих перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики и др.

После окончания обучения студенты смогут работать на позициях исследователей-разработчиков, технологов и экспертов:

– специалист (технолог, инженер), разрабатывающий новые материалы и технологии для предприятий оборонно-промышленного комплекса, ядерной энергетики, нефтехимической промышленности и др.;
– специалист (эксперт) в области эксплуатации высокоответственных объектов (трубопроводные системы, ядерно-энергетические установки и др.);
– ученый, разрабатывающий новые металлические, керамические и композиционные материалы.

Выпускники кафедры ФМВ работают на предприятиях ГК «Росатом» (АО «ОКБМ Африкантов», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» и др.), оборонно-промышленного комплекса и специального машиностроения (Холдинга Уралвагонзавод (ЦНИИ Буревестник), Концерна ПВО Алмаз-Антей (Нижегородский машиностроительный завод), НПО “Теплообменник”, АО “ГосНИИМаш” и др.), Объединенной металлургической компании (Выксунский металлургический завод), а также в ведущих научно-исследовательских институтах Российской академии наук, Минобрнауки России, корпоративных и отраслевых исследовательских центрах и др.

Ключевое направление подготовки студентов на кафедре физического материаловедения – это разработка и исследование новых «спроектированных» конструкционных металлов, сплавов и керамик, обладающих уникальным сочетанием физико-механических и эксплуатационных характеристик (направление Физика спроектированных материалов: металлы, сплавы и керамики).

Кафедра физического материаловедения реализует проектно-модульный принцип подготовки специалистов в области Наук о материалах. Основными учебно-практическими модулями, которые изучают студенты в ходе обучения в бакалавриате, магистратуре и аспирантуре, являются:

модуль “Физика металлов, сплавов и керамик” (модуль М1);
модуль “Механика деформируемого твердого тела” (модуль М2);
модуль “Химия новых материалов” (модуль М3);
модуль “Методы исследований” (модуль М4).
модуль “Практика. Производственная практика. “Кейсы” реальных задач в промышленности” (модуль М5).

В состав данных модулей входят следующие профессиональные дисциплины:

Бакалавриат

Введение в материаловедение. Химическая связь и строение материалов (М1);
Инженерный язык материаловедения (М1);
Физика металлов, сплавов и керамик (М1);
Физические основы прочности и пластичности (М1);
Рентгеновские методы исследования материалов (М1, М4);
Практикум по рентгеновским методам исследования материалов (М4);
Основы механики твердого тела (М2);
Химия твердого тела (М3);
Специальный физический практикум (М4);
Научно-исследовательская работа (М5);
Преддипломная практика (М5).

Магистратура

Современные проблемы физики (М1);
Функциональные материалы (М1);
Физика спекания и современные методы спекания материалов (М1, М4);
Квантовые основы материаловедения и методы численного моделирования (М1);
Специальные разделы механики твердого тела (М2);
Механика деформируемого твердого тела (М2);
Кристаллохимия новых неорганических соединений (М3);
Методы исследований структуры и свойств (М4);
Электронная микроскопия (М4);
Методы коррозионных испытаний (М4);
Практикум по рентгеновским методам исследования материалов (М4);
Методы калориметрии в физическом материаловедении (М4);
Специальный физический практикум (М4);
Практика по получению первичных профессиональных навыков и умений (М5);
Практика по получению профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности (М5);
Научно-исследовательская работа (М5);
Преддипломная практика (М5).

Аспирантура

Междисциплинарные проблемы в науке о материалах (М1);
Актуальные проблемы теории дефектов кристаллической решетки (М1);
Актуальные проблемы теории диффузии и фазовых превращений в твердых телах (М1);
Специальные разделы физики конденсированного состояния (М1);
Современные методы математического моделирования в механике сплошных сред и физическом материаловедении (М2);
Методы физической акустики в физическом материаловедении (М4);
Специальный физический и технологический практикум (М4);
Научно-исследовательская работа (М5);
Исследовательская практика (М5).

Учебная и научная работа студентов проводится в лабораториях кафедры физического материаловедения, а также в научно-исследовательских лабораториях Отдела “Физики металлов” НИФТИ ННГУ и Научно-образовательного центра “Нанотехнологии” ННГУ, в том числе:

лаборатория рентгенофазового анализа кафедры ФМВ;
лаборатория химии твердого тела кафедры ФМВ;
лаборатория металлографических и электронно-микроскопических исследований кафедры ФМВ;
совместная с Институтом проблем машиностроения РАН лаборатория наноматериалов;
лаборатория механики твердого тела и моделирования сложных физических процессов кафедры ФМВ;
лаборатория акустических и физико-механических испытаний кафедры ФМВ;
лаборатория Металлофизики НИФТИ ННГУ;
лаборатория Технологии керамик НИФТИ ННГУ;
лаборатория Технологии металлов НИФТИ ННГУ;
лаборатория Диагностики материалов НИФТИ ННГУ;
лаборатория Аддитивных технологий и проектирования материалов НИФТИ ННГУ (совместная лаборатория НИФТИ ННГУ и Фонда перспективных исследований).

Разрабатываемые на кафедре физического материаловедения и в Отделе “Физики металлов” НИФТИ ННГУ новые материалы и технологии находят свое применение в авиационной отрасли, ракетно-космической технике, вооружении и военной технике, нефтегазовой отрасли, железнодорожной технике, ядерной энергетике, атомном машиностроении и др.

Структура высокопрочного твердого сплава на основе карбида вольфрама, полученного методом электроимпульсного плазменного спекания, и процесс его разрушения при измерении микротвердости (авт. Ланцев Е.А., Востоков М.М., Мурашов А.А., Пятерикова В.В.).

В настоящее время основными направлениями научной работы кафедры физического материаловедения являются:

1. Физика и механика процессов деформации и разрушения перспективных конструкционных материалов: металлов, сплавов, керамик и композитов на их основе.

2. Инженерный язык материаловедения. Междисциплинарные исследования в области новых перспективных материалов для экстремальных условий эксплуатации.

3. Моделирование сложных физических процессов: деформации, разрушения, спекания, послойного лазерного сплавления и др. Моделирование эволюции структуры и свойств материалов при экстремальных воздействиях различных разрушающих факторов.

4. Аддитивные технологии и проектирование материалов.

5. Исследование структуры и свойств нано- и ультрамелкозернистых металлов и сплавов, полученных методом равноканального углового прессования: титановые сплавы, аустенитные стали, алюминиевые, медные и магниевые сплавы и др.

6. Исследование структуры и свойств высокопрочных наноструктурированных композиционных керамик, полученных методом электроимпульсного плазменного спекания.

7. Разработка и исследование новых функциональных керамических материалов для иммобилизации высокоактивных компонент радиоактивных отходов, создания термоэлектрических преобразователей энергии, применений в биомедицине (биосовместимые керамики) и др.

8. Структура и свойства современных конструкционных сталей для общего и специального машиностроения, нефтехимической промышленности, ядерной энергетики, высокоскоростного железнодорожного транспорта и др.

9. Фундаментальные исследований в области теории диффузионных процессов в металлах, сплавах и керамиках, в области физики твердого тела, теории дефектов кристаллической решетки и др.

10. Разработка основ новых технологических процессов, обеспечивающих получение конструкционных металлов, сплавов, керамик и композитов на их основе с уникальными физико-механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками для ядерной энергетики, ракетно-космической техники, специальных приложений и др.