Научная работа кафедры «Металлургии и литейного производства» связана с теорией и технологией производства черных металлов. Разработаны теоретические основы зарождения новых фаз в результате гетерофазных химических реакций в многокомпонентных металлических расплавах. Исследована кинетика образования и роста кристаллов при высоких переохлаждениях расплава при получении металлов в аморфном состоянии. Развита теория кристаллохимических превращений при твердофазных химических реакциях. Выявлены кинетические особенности рафинирования высокохромистого металлического расплава при производстве нержавеющей стали.
В настоящее время научно-исследовательская работа кафедры «Металлургии и литейного производства» связана с производством аморфной и нанокристаллической ленты, получением нанопорошков для изготовления деталей методом прямого прототипирования, исследованием получения чугуна и углеродистого полупродукта в электрических рудовосстановительных печах из бедных железных руд Челябинской области, исследованием процессов твердофазного восстановления углеродом железных и хромовых руд, технологией производства стали в ДСП для крупнотоннажных поковок.
Научно-исследовательская работа кафедры проводится в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 год».
Разработки кафедры «Металлургии и литейного производства» в области литья крупных стальных отливок стали базовыми в нашей стране, а также в ряде зарубежных стран: Индия, Сирия, Иран, которые приобрели технологии и конструкции оснастки. Также были разработаны теоретические и технологические основы формирования термохимически устойчивых систем форма-металл в вакуумных плавильно-заливочных установках при фасонном литье химически активных тугоплавких и жаропрочных сплавов на основе титана и никеля, включая процесс направленной кристаллизации отливок. Результаты работы в данном направлении нацелены на освоение в авиационном моторостроении, ракетостроении и судостроении.
Фундаментальные исследования, осуществляемые кафедрой в период 2006–2010 гг. позволили разработать теоретические и технологические основы рециклинга силикатных материалов для аутогезионных систем в точном литье, а также формирования дисперсных систем и металлических расплавов под внешним воздействием электроимпульсных и ультразвуковых полей.
На базе данных исследований в 2005 г. и в 2008 г. были сделаны два научных открытия № 293 («Явление повышения скорости электродиализа коллоидных растворов при воздействии на них наносекундных электромагнитных импульсов») и № 349 («Явление изменения физических характеристик металлических расплавов при воздействии на них наносекундных электромагнитных импульсов»).
В университете сформирована научно-педагогическая школа литейщиков, представителями которой изданы 13 монографий, сделано 2 научных открытия, получено более 200 авторских свидетельств и патентов на изобретения, защищено 7 докторских и более 30 кандидатских диссертаций, опубликовано почти 1000 научных статей, имеется опыт преподавания в зарубежных университетах. Ряд изобретений запатентованы в Германии, Бразилии, Франции, Чехословакии.
Научно-исследовательская работа кафедры «Физическое металловедение и физика твердого тела» проводится при поддержке грантов Российского фонда фундаментальных исследований, фонда президента РФ, фонда губернатора Челябинской области, в рамках договоров с различными предприятиями и организациями области.
Научная работа ведется по следующим направлениям:
- Исследование структуры и свойств низкоуглеродистых сталей, используемых для магистральных газопроводов (совместно с ОАО «РосНИТИ», г. Челябинск).
- Изучение кинетики фазовых превращений, протекающих в сталях и сплавах (в содружестве с Институтом физики металлов УрО РАН, г. Екатеринбург).
- Исследование фазовых превращений и физических свойств аморфных и нанокристаллических материалов.
- Первопринципное моделирование электронной структуры и энергии сплавов железа (совместно с кафедрой общей и теоретической физики ЮУрГУ).
За последние 5 лет на кафедре защищены 1 докторская и 3 кандидатских диссертации.
Все преподаватели кафедры кафедры «Физическое металловедение и физика твердого тела» имеют учёные степени кандидата и доктора наук.
На кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» ведется большая научная деятельность, основными направлениями которой являются технология изготовления сварных конструкций; технологические процессы сварки и пайки; свойства и структура сварных изделий; сварочные технологические процессы, их параметры, сварочное оборудование, автоматизированные технологические сварочные комплексы; моделирование технологических процессов, конструкций и расчет оснастки, сварка разнородных металлов различных классов.
Проводимые научные исследования и разработки ведущих ученых ЮУрГУ на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства», в том числе совместно со студентами, магистрами:
- Совершенствование критериев и методов экспериментальной оценки работоспособности сварных труб для магистральных газонефте-проводов.
- Разработка технологии изготовления сварочной проволоки для снижения остаточных сварочных напряжений в сварном соединении газонефтепроводных труб.
- Разработка методов расчетной оценки сварных соединений газонефтепроводных труб из высокопрочной стали с учетом мягкой прослойки.
- Формирование научных основ по разработке классификатора несовершенств и дефектов сварных трубах и создания методик по расчету прочности труб с дефектами.
- Обеспечение эксплуатационной надежности труб малого (диаметром од 150х150мм), среднего (диметром до 426х50мм), большого (диаметром 1420х50мм) диаметров на повышенное рабочее давление (10,0 – 26,0 МПа).
- Исследование сопротивления разрушению сварных соединений труб большого диаметра при низких температурах эксплуатации (до -40оС).
- Исследование кинетики разрушения сварных магистральных газопроводов при натуральных полигонных испытаниях.
- Микро и макро концентрация напряжений и деформаций сварных соединений труб большого диаметра.
- Свариваемость высокопрочных сталей (К65-К100, Х80-Х120) с толщинами стенок 18,7 – 50 мм.
- Выбор и обоснование режимов дуговой сварки под слоем флюса для высокопрочных труб большого диаметра.
- Исследование электронно-микроскопических несплошностей и их влияние на стадию зарождения и развития суб и микротрещин.
- Исследование критичности разметов макро и микротрещин на основе подходов Гриффитса.
- Выбор и обоснование строительной технологичности для разных конструкций труб большого диаметра.
- Исследование технологии изготовления сварных конструкций.
- Технологические процессы сварки и пайки .
- Определение свойств и структуры сварных изделий при различных видах сварки.
- Моделирование технологических процессов, конструкций и расчет оснастки.
- Уточнение параметров сварки при разнородной сварке сталей аустенитного и перлитного классов.
Научно-исследовательская работа кафедры физической химии проводится при поддержке грантов министерства образования и науки РФ, государственных контрактов на проведение научных исследований, договоров с предприятиями. Сотрудники кафедры «Физическая химия» выполняют работы по следующим направлениям, включая приоритетные направления науки и техники:
«Термодинамическое моделирование фазовых и химических равновесий в металлургических системах». Научный руководитель – проф., д.т.н. Михайлов Г.Г.
Результаты работ позволяют решить проблемы качества металла, напрямую связанные с образованием неметаллических фаз на всех стадиях получения готовой продукции.
«Исследование фазовых равновесий в трехкомпонентных системах железо-металл-кислород». (Научный руководитель – проф., д.х.н. Лыкасов А.А.)
Разработанным на кафедре методом измерения ЭДС гальванических ячеек с твердым электролитом только в последнее время исследованы равновесия и построены диаграммы состояния систем железо-германий-кислород, железо-хром-кислород и железо-углерод-кислород, железо-медь-углерод в широком интервале температур.
Эти исследования совершенно необходимы для прояснения механизмов процессов восстановления комплексных руд.
«Комплексная оценка металлургических свойств хромовых руд и разработка технологии получения феррохрома из руд отечественных месторождений». Руководитель доц., к.т.н. Пашкеев И.Ю.
«Теоретические основы получения абразивных материалов». Руководитель доц, к.т.н. Кузнецов Ю.С.
«Разработка новых технологий выращивания монокристаллов и создание ростовых установок». Руководитель к.х.н. Арчугов С.А.
Номенклатура получаемых материалов – корунд, александрит, оптически активные соединения и нитрид галлия (материал для голубых и ультрафиолетовых лазеров).
«Получение нанопористых стеклоуглеродных материалов для производства сорбентов, носителей катализаторов и производства электродов». Руководитель к.х.н. Жеребцов Д.А.
«Разработка гранулированных сорбентов тексальных металлов и расщепляющих материалов, обладающих свойством необратимой сорбции».
Во всех работах принимают участие студенты, обучающиеся по направлениям физико-химия процессов и материалов и цветной металлургии. Многие из них уже в студенческие годы имеют публикации в научных журналах и сборниках трудов. Студенты выпускники участвуют на межвузовской конференции молодых ученых и завоевывают награды на конкурсах научных дипломных работ.
