• 24.04.2020
• Татьяна Крикункова

Физики ТулГУ приняли участие в конференции с Нобелями

21-24 апреля в онлайн-режиме проходила I Международная молодёжная конференция «Новые материалы XXI века: разработка, диагностика, использование».

Организатором научного мероприятия выступил Национальный исследовательский технологический институт «Московский институт сталей и сплавов», соорганизаторами — Международный Информационный Нобелевский Центр (МИНЦ), Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ) и Российский новый университет.

В состав Организационного комитета конференции вошло около двадцати учёных из разных стран мира, в том числе представитель Тульского государственного университета — доктор физико-математических наук, профессор Даниил Михайлович Левин.

Преподаватель ТулГУ отметил высокий уровень научного форума. В организации конференции приняли участие директор Международного Информационного Нобелевского Центра профессор Вячеслав Михайлович Тютюнник, лауреат Нобелевской премии по физике Клаус фон Клитцинг, а также двое представителей семьи Альфреда Нобеля: доктор наук, профессор Михаэль Нобель и инженер Петер Нобель.

Участниками конференции стали преподаватели вузов, магистры, аспиранты, а также сотрудники предприятий и специалисты научно-исследовательских институтов. Часть докладов была засчитана как предзащита магистерских диссертаций.

Тематика конференции была довольно обширной. Обсуждались методы получения новых материалов или новых состояний известных материалов, связанных с особыми видами воздействий, например, с энергетическим воздействием высокой интенсивности, а также проблемы изучения свойств новых и традиционных материалов с применением современного научного оборудования.

— Конференция включала в себя как информационно-познавательную, так и образовательную часть, — подчеркнул Даниил Михайлович. — Мы рассматривали принципы, методы и практики, которые позволили бы студентам и молодым учёным более эффективно проводить научные исследования. Например, мастер-классы, в ходе которых приглашённые учёные на примере своих научных исследований рассказывали бы о логике постановки проблемы, структуре (построении этапов) исследования, выборе научного оборудования, обеспечивающего получение новой информации и так далее.

Сам профессор Левин в ходе конференции провёл мастер-класс по исследованию остаточных напряжений и текстуры в стенках стальных труб.

Необходимо отметить, что данное исследование проводилось по заказу одного из научно-производственных предприятий города Тулы. Там предполагалась организация производства определённого механизма, важной составной частью которого являлась деталь в виде полого цилиндра — трубы со сложным рельефом, нанесённым на её внутреннюю поверхность. Такие трубы можно изготовить двумя способами — с использованием технологий радиальной ковки и волочения на оправке. По требованию заказчика нужно было предоставить обоснование, позволяющее сделать выбор в пользу той или иной технологии, обеспечивающей получение труб высокого качества.

Научное исследование включало в себя несколько этапов.

На первом этапе в результате проведённого анализа был сделан вывод о том, что главными факторами, отвечающими широкому спектру требований к различным параметрам, гарантирующим качество получаемых труб, являются уровень остаточных напряжений в стенках труб и масштабы текстуры, характеризующей анизотропию свойств материала труб.

Второй этап заключался в выборе методики измерения остаточных напряжений и проведении исследований пространственного распределения остаточных напряжений в стенках труб, полученных по разным технологиям. Единственно подходящей для измерения остаточных напряжений оказалась методика нейтронного структурного анализа. Экспериментальные исследования были проведены в Лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований.

На третьем этапе была выбрана методика нейтронного текстурного анализа.

На завершающем этапе были проанализированы результаты и обоснованы преимущества волочения на оправке как оптимального метода получения исследованных труб.

— В ходе данного исследовании впервые были получены результаты о напряжённом состоянии и текстуре материала в довольно сложном объекте. Аналогичных работ в научной литературе я не встречал, — пояснил Даниил Михайлович. — Методика была успешно использована предприятием-заказчиком. Однако, подобные измерения напряжённого состояния в достаточно толстых (до 5 см) металлических объектах могут быть проведены для деталей различного назначения.

Профессор Левин признался, что волнений перед первой конференцией у всех было предостаточно. Мероприятие прошло без серьезных накладок и срывов. Более того, формат конференции позволил принять в ней участие тем, кто в силу удалённости и обстоятельств не смог бы приехать в Москву.

— В общем, дело полезное. И его надо всенепременно развивать! — резюмировал Даниил Михайлович.

На конференции также прозвучали доклады выпускника ТулГУ, научного сотрудника Объединённого института ядерных исследований, кандидата физико-математических наук Ивана Юрьевича Зеля и аспиранта кафедры «Физика» ТулГУ Дениса Олеговича Фролова.

Работа последнего носит название «О фоне внутреннего трения суперсплава ВЖ171 системы Ni-Co-Cr-(X) в исходном и азотированном состояниях» (научный руководитель — Даниил Михайлович Левин).

— ВЖ171 — это новый жаропрочный материал на основе никеля. Из сплава ВЖ171 делают жаровые трубы и экраны сопел авиационных газотурбинных двигателей, — сообщил Денис Олегович. — Перед нами стояла конкретная промышленная задача — повышение рабочей температуры сплава с 1100 градусов до 1200. Это необходимо для более надёжной работы материала в суровых условиях эксплуатации...

По словам молодого учёного, для изучения свойств сплава он использовал метод механической спектроскопии. В процессе исследования была получена формула, позволяющая определять микродеформацию образца в виде стержня с прямоугольным сечением при кручении его в камере установки. Формула представляет собой функциональный ряд и является точным решением уравнения Пуассона. Она помогает рассчитать деформацию при различных углах закручивания образца в рамках теории упругости.

Исследователем был определён спектр рассеяния энергии в исходном сплаве, получен спектр внутреннего трения для азотированного состояния и выполнен расчёт энергии активации фона внутреннего трения для каждого состояния сплава. Сравнительный анализ показал, что общеизвестный метод повышения жаропрочности — азотирование — не всегда с первого раза улучшает прочностные характеристики. Для повышения прочности очень важно правильно выбрать режим азотирования.

— Научная новизна моих исследований заключается в том, что применительно к данному сплаву впервые были определены амплитудная зависимость внутреннего трения, её форма и график, а также энергия активации фона внутреннего трения, — поделился Денис Олегович. — По сути, был разработан новый метод исследования вязкоупругих свойств жаропрочных материалов — изучение высокотемпературного фона внутреннего трения.

Автор уверен, что результаты данного исследования будут использоваться Всероссийским научно-исследовательским институтом авиационных материалов в целях повышения жаропрочности сплава.

— Разработка нового класса материалов, функционирующих при температурах 1200 градусов и выше, это наши совместные усилия с Институтом проблем химической физики РАН в рамках гранта, — рассказал Денис Олегович. — А участие в конференции такого масштаба, считаю, позволяет не только приобрести очень важный опыт самопрезентации, но и познакомить коллег с результатами своей научной деятельности и обменяться знаниями в области физического материаловедения.