Научные школы
ИНСТИТУТ МЕТАЛЛОФИЗИКИ НАНУ.

ФИЗИКА ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Основатель школы

Гриднев Виталий Никифорович

(1908–1990)

академик АН УССР

На основе работ академика В. Н. Гриднева и его последователей по изучению фазовых превращений в неравновесных условиях сформированы физические представления о механизмах диффузионных и бездиффузионных процессов и природе метастабильных состояний, целенаправленно создаваемых при скоростном нагреве в сталях и обеспечивающих их уникальные физико-механические свойства.

Развитие теоретических и экспериментальных исследований в этом направлении способствовало разработке методов скоростной электротермической, лазерной, электроискровой, термоциклической, термомеханической, ультразвуковой, механической ударной обработок, а также расширению класса материалов, таких как титановые и жаропрочные никелевые сплавы, в которых в существенно неравновесных условиях формируются структурно-фазовые состояния, обеспечивающие высокий уровень свойств.

Разработаны физические основы оптимального легирования конструкционных материалов с целью получения заданных свойств при значительной экономии дефицитных легирующих элементов, в частности, алюминиевых и инварных сплавов, сталей со сверхравновесным содержанием азота.

Установлены механизмы пластической деформации металлических материалов и созданы физические модели разрушения конструкционных материалов в сложных внешних полях напряжений, высокотемпературной прочности металлов и интерметаллидов.

Результаты фундаментальных исследований составили физические основы разработки новых конструкционных материалов и технологических процессов.

Сегодня школой руководит д.т.н., проф., акад. НАН Украины О. М. Ивасишин


ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ

Основатель школы

Курдюмов Георгий Вячеславович

(1902—1996)

академик АН СССР, АН УССР

Начатые академиком Г. В. Курдюмовым пионерские работы по физике мартенситного превращения в сплавах дали толчок для систематических исследований этого явления, как в Институте, так и в мире в целом. Под руководством академика В. М. Свечникова в Институте начаты и успешно развиваются исследования фазовых равновесий и построение фазовых диаграмм многокомпонентных сплавов с высокими показателями жаропрочности, жаростойкости и износостойкости.

Учёными Института разработаны физические модели фазовых превращений в различных сплавах, впервые обнаружено явление аномально низкой и аномально высокой тетрагональности мартенсита, что легло в основу многочисленных экспериментальных и теоретических исследований структурного состояния мартенсита в закалённых сплавах внедрения и замещения.

Обнаружено разнообразие структурных состояний при нагреве закалённых сплавов в области низких температур и предложены механизмы структурообразования, в основу которых положены процессы релаксации внутренних напряжений, диффузионного перераспределения и упорядочения атомов.

В Институте обнаружено и исследовано явление политипизма в сплавах. Академиком Г. В. Курдюмовым и профессором Л. Г. Хандросом открыто явление термоупругого равновесия при фазовых превращениях мартенситного типа (эффект Курдюмова), обусловливающее уникальные физико-механические свойства, в частности, память формы, сверхупругость, аномально высокое демпфирование металлических материалов.

В Институте подробно исследовано новое физическое явление — магнитный эффект памяти формы в Гейслеровых сплавах, который обусловливает так называемый магнитный крип. Развитие экспериментальных и теоретических исследований фазовых превращений расширило круг металлических систем и создало научную основу для разработки новых низкотемпературных и высокотемпературных сплавов с эффектом памяти формы.

Труды академика В. И. Данилова положены в основу работ его учеников и последователей по исследованию структуры жидких и аморфных металлов и сплавов и процессов их кристаллизации. Созданы физические модели гомогенного зародышеобразования при формировании литых структур, установлены закономерности кинетики и определены механизмы зарождения центров кристаллизации, структурообразования многокомпонентных металлических расплавов в условиях их глубокого переохлаждения в зависимости от структурных неоднородностей, разных типов включений, поведения фронта кристаллизации. Результаты исследований процессов кристаллизации и структурообразования положены в основу разработок быстрозакаленных аморфных и нанокристаллических сплавов с уникальными свойствами, новых технологий их изготовления и конструирования изделий из этих материалов.

Сегодня школой руководит д.т.н., проф., чл.-кор. НАН Украины Ю. Н. Коваль


ТЕОРИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ С НЕИДЕАЛЬНОЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

Основатели школы

Смирнов

Адриан Анатольевич (1908—1992)

академик АН УССР

Кривоглаз

Михаил Александрович

(1929—1988)

член-корр.АН УССР

Под руководством академика А. А. Смирнова и в последующих работах его учеников созданы статистико-термодинамические теории: сплавов замещения, внедрения и вычитания, которые упорядочиваются или распадаются; электрических и магнитных свойств сплавов; структурных фазовых превращений, дальнего и ближнего порядков в размещении атомов и их диффузии в сплавах; межатомных взаимодействий в твёрдых растворах внедрения и замещения.

К достижениям Института в этом направлении относится создание теорий: электронных свойств неупорядоченных кристаллов с учётом корреляционных эффектов в расположении атомов; флуктуонных состояний и концентрационных эффектов в перестройке спектров элементарных возбуждений в неидеальных твёрдых телах.

Работы чл.-кор. НАН Украины М. О. Кривоглаза являются основополагающими в области теории рассеяния излучения дефектными кристаллами. Им и его учениками создана кинематическая и динамическая теории рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов неидеальными кристаллами с дефектами; в рамках этих теорий дана классификация дефектов разных типов по их влиянию на картину рассеяния излучения, что является основой современной структурной диагностики материалов во многих лабораториях мира.

Разработаны научные основы и принципы экспериментальной диагностической базы качественно нового уровня информативности, чувствительности и экспрессности.

Сегодня школой руководят д.ф.-м.н.,проф.,чл.-кор.НАН Украины В. Б. Молодкин
и д.ф.-м.н., проф. М. А. Иванов.

 

ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И СПЕКТРОСКОПИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА

Основатель школы

Немошкаленко Владимир Владимирович

(1933—2002)

академик НАН Украины

Работы академика В. В. Немошкаленко положены в основу применения методов рентгеновской эмиссионной, фотоэлектронной и оже-спектроскопии для исследования металлов и сплавов, что обогатило представления об электронной структуре и электронных свойствах широкого класса материалов: металлов, сплавов, интерметаллидных соединений, оксидов, нитридов, карбидов, гидридов переходных металлов, а также об основных закономерностях их изменений при фазовых переходах, упорядочении, аморфизации и структурных превращениях в поверхностных слоях и плёнках.

Экспериментальные работы сопровождались стремительным развитием методов вычислительной физики, что обеспечило в дальнейшем качественно новый уровень научных работ Института. К достижениям в этом направлении относится открытие академиком В. В. Немошкаленко и профессором В. Г. Алёшиным свойства неокисляемости ультрадисперсных форм простых веществ, находящихся на поверхности космических тел.

Значительным вкладом в развитие направления являются работы в области: электродинамики сверхпроводников и сверхпроводниковых композиций в магнитных полях; физики сверхпроводников с высокими критическими параметрами и анизотропных неидеальных сверхпроводников II-го рода со структурными дефектами, новых сверхпроводниковых композиций и многослойных структур. Исследован новый класс сверхпроводников — ферропниктиды; выявлена орбитальная избирательность электронов, которые формируют в них сверхпроводниковый конденсат.

В работах этого направления определена роль химических и структурных факторов в процессах ионизации рассеянных атомов, установлены особенности структуры и динамические свойства поверхности металлов и сплавов сравнительно с объёмными свойствами с учётом влияния магнитных превращений на поверхностные фононы. На этой основе созданы новые методы и приборы для локального и послойного физико-химического анализа поверхностных слоёв металлов и сплавов.

Сегодня школой руководят д.ф.-м.н., проф., чл.-кор. НАН Украины В. Н. Антонов,
д.ф.-м.н., проф., чл.-кор. НАН Украины В. Н. Уваров


ФИЗИКА НАНОСТРУКТУРНЫХ СИСТЕМ

Основатель школы

Шпак  Анатолий Петрович

(1949–2011)

академик НАН Украины

Работы А.П.Шпака положены в основу решения ряда проблем спектроскопии электронных и экситонных состояний низкоразмерных конденсированных систем. Показана возможность эффективной диагностики квазинульмерных систем оптическими и электрооптическими методами. Рассмотрены вопросы, связанные с теоретическими исследованиями спектров квазичастиц в низкоразмерных системах, сложных гетероструктурах, квантовых нитях, сферических периодических структурах и сверхрешётках квантовых точек.

Предложена концепция нанопор как фазово-структурных неоднородностей в конденсатах на поверхности твердого тела. Разработан комплекс рентгенографических методик и методов квантово-механического моделирования, которые позволили исследовать особенности пространственного размещения атомов в расплавах, аморфных сплавах, а также установить связь структуры с физическими свойствами в неупорядоченных средах.

Развита теория взаимодействия электромагнитного излучения с наночастицами и матричными дисперсными средами различной природы. Обосновано повышение прочности нанослоистых металлических композиционных материалов по сравнению с аддитивной прочностью их компонентов, доказана перспективность разработки новых способов структурирования металлов для существенного повышения механических свойств многослойных материалов и покрытий. Созданы новые теоретические модели для анализа наноматериалов методом фотоэлектронной спектроскопии.

Создан ряд наноструктурированных препаратов медико-биологического назначения. В хирургическую практику внедрены медицинские препараты на основе синтетических минералов кости. Описано ряд эффектов наноструктур биологического происхождения в условиях протекания физических и биохимических процессов. Прикладным результатом этих исследований стало создание нового офтальмоскопа для спектрального анализа функциональных элементов глаза и выявления патологий в режиме реального времени.

Работы А.П.Шпака были положены в основу концепции создания целевой комплексной программы фундаментальных исследований НАН Украины «Наноструктурные системы, наноматериалы, нанотехнологии» и Государственной целевой научно-технической программы «Нанотехнологии и наноматериалы», научным руководителем которых он был.

Становление методологии синтеза и изучение свойств наноструктур, проводимых А.П.Шпаком способствовали формированию новой парадигмы в понимании процессов на наноуровне.

Сегодня школой руководит докт. физ.-мат. наук., проф., лауреат Государственной премии в области науки и техники В.Л. Карбовский