CC BY
143
УДК 006.16
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
© Б.З. Винокуров, Т.Н. Плужникова, Н.И. Старцева, А.И. Стерелюхин,
Ю.И. Тялин, В.А. Тялина, В.А. Федоров, М.В. Чемеркина, А.В. Чиванов, С.В. Васильева, Г.П. Лукина, М.М. Позднякова, Т.В. Стукалина, С.В. Лохина
Кафедра общей физики Института математики, физики и информатики, как и весь Тамбовский аграрнопедагогический институт, была основана в 1930 г. Называлась она тогда «Кафедра физико-технических дисциплин». Названия как института, так и факультетов, -условны. Институт не имел какого-либо «агрономического» уклона - он лишь готовил учителей для «аграриев» - жителей сельской местности. То же можно сказать и о названии факультета: «физико-математический». На изучение физики отводилась лишь десятая доля часов от часов, предназначенных для изучения математики. Фактически факультет был математическим. Лишь в 1948 г. с открытием кафедры теоретической физики, физика обрела равноценный с математикой статус.
На протяжении двадцати лет кафедрой заведовал доцент без научного звания Д. А. Рогов.
Первый заведующий кафедрой общей физики (1930-1950 гг.) доцент Рогов Дмитрий Алексеевич
Дмитрий Алексеевич Рогов, 1882 года рождения, окончил Московский государственный университет в 1905 г. и фактически, до выхода на пенсию, оставался на уровне научных достижений того времени. Большего от него, согласно учебному плану Минпроса, и не требовалось. Научную работу ни он, ни члены кафедры не проводили. Преподавание физики велось по курсу К. А. Путилова, предназначенного скорее для технических специальностей, а не для базового образования. Других учебников не было. Трехтомник курса физики С.Э. Фриша и А.В. Тиморевой вышел через несколько лет. Курс читался очень формально, никаких рассуждений теоретического характера не было. Тем не менее, лекции его всегда вызывали интерес: в соответствии с традициями Московского университета, они всегда сопровождались лекционными демонстрациями, проведение которых - заслуга старшего лаборанта Игоря Николаевича Скворцова (сына известного в городе учителя математики Николая Валентиновича Скворцова, автора всем известного анекдота: В беседе с ним кто-то из собеседников сокрушался: «Отцы наши имели квартиры, мы - живем по комнатам, а дети наши ютятся по углам». «Милый мой, - воскликнул
Н.В. Скворцов, - Вы в прогресс верите!»). Игорь Николаевич безукоризненно осуществлял демонстрационные эксперименты (не было случая, что бы они «не удавались»). Экспериментальную физику в пределах курса он знал досконально. Все приборы при нем были в рабочем состоянии.
В 1942 г. на кафедре числилось четыре преподавателя. Д. А. Рогов, доцент, заведующий кафедрой, вел курс общей физики; Д.Т. Артеменко, ст. преподаватель, преподавал теоретическую механику, физику, проводил лабораторные работы. Он пришел на факультет вместе с заведующим кафедрой высшей математики, доцентом С.С. Трескиным из Воронежского университета. Оба писали диссертации по магнетизму. Д.Т. Артеменко защитил диссертацию в конце своего пребывания в институте на тему о магнитном поле Земли, К.И. Картушов - выпускник Московского университета, преподавал физику, проводил лабораторные работы. И.В. Шимчук преподавал методику физики.
Часть лабораторных работ проводилась внештатными работниками - сёстрами Родионовыми, зачисленными как препараторы (без высшего образования). Постановка работ, разработка инструкций к ним осуществлялись преподавателями. Приборы и установки были те, которые существовали со времён Духовной
семинарии, в здании которой размещался педагогический институт до войны.
Малочисленность кафедры объяснялась тем, что на
1, 2, 3 курсах было не более 70 студентов, а в начале войны состоялись одновременно два выпуска студентов 3 и 4 курсов.
Летом 1944 г. педагогический институт, а вместе с ним и кафедру, переводят из временного пребывания в общежитии на ул. Державинской в здание 51-й железнодорожной школы (ул. Советская, 93), ранее занятой военным госпиталем. Появились свободные площади, где и были оборудованы учебные лаборатории. Приборы для них, законсервированные в здании Духовной семинарии по ул. Ленинградской, 1 (также ставшей госпиталем), составили учебный парк приборов, изготовленных до революции фабрикой Трындина.
Физические аудитории факультета использовались также Тамбовским филиалом МИИТа (Московский институт инженеров транспорта), который вел подготовку по общим дисциплинам студентов 1 и 2 курсов из абитуриентов Тамбова и области. Этим было вызвано оживление в учебной работе на факультете.
Из Москвы приезжали преподаватели для чтения специальных курсов, ставили свои лабораторные работы, привозили учебники.
Учебная нагрузка преподавателей факультета увеличилась, и на кафедру были зачислены выпускники факультета Б.З. Винокуров, Е.Г. Быкова (Орлова), Д.Д. Орлов, фронтовики Б.Ф. Билимович, Г.М. Тепляков, Ю.П. Мотяс, В.С. Драгунова, П.Н. Княжеский.
Е.Г. Орлова, ранее работавшая учителем физики, в качестве лаборанта кафедры проявила себя как хороший методист - руководитель педпрактик. Б.Ф. Били-мович, педагог с довоенным стажем, также занимался методикой преподавания. Он оставил о себе след конструированием «Волновой машины» (демонстрирующей продольные и поперечные волны). Машина оказалась громоздкой и тяжелой и, несмотря на поездки автора в Минпрос, в серию не пошла. Б.Ф. Билимович опубликовал несколько книг научно-методического характера (подобно «Занимательной физики» Я. И. Перельмана), тем и вошел в память.
Дмитрий Дмитриевич Орлов провел на кафедре 40 лет в должности старшего преподавателя. Он и не претендовал на большее, но на факультете сыграл великую роль. Это был человек удивительной технической проницательности при полной глухоте к теоретическим построениям. В ЛГПИ, где он проходил ФПК, о нем осталась легенда: «На заказ, с помощью только надфиля, он мог снять с металлического образца слой любой толщины с точностью до 0,05 мм. Промежуточного замера не требовалось».
Новый корпус, полученный институтом, для занятий был совершенно не пригоден. Заделанные фанерой окна, полуразвалившиеся печи, отсутствовали водопровод и канализация, разрушена электросеть. Все надо было делать с нуля. Д.Д. Орлов взялся за главное -электропроводку. Подобрав помощников из студентов и лаборантов, организовал поиски мраморных досок для электрощитов с выброшенных умывальников, провел замеры, разметил нужные точки. Весь год слышали визг дрели. Проводка работает и поныне. В 60-е гг. началась кампания «индустриализации обучения», и опять «незаметно» исполнение ложится на Д. Д. Орлова. В под-
собных помещениях во дворе института оборудуются столярные и слесарные мастерские (по существу маленькие цеха). Дмитрий Дмитриевич спроектировал размещение станков, организовал возведение фундаментов, закрепление многотонных агрегатов в соответствии с нормами техники. Такие задачи решают специалисты за крупное вознаграждение, Дмитрий Дмитриевич это сделал бесплатно в «свободное» время и сделал безукоризненно.
Д.Д. Орлов обладал мягкой, ровной манерой общения, никто не был на него в обиде. Вот подслушанный диалог.
«- Дмитрий Дмитриевич, могу я взять лучковую пилу?
- Бери вон с того щита.
- Так она совсем тупая.
- А из того ящика возьми напильник и наточи.
- Да вот же рядом висит наточенная!
- Я ее и наточил, а ты наточи свою».
Проситель уходил раздосадованный, но не обиженный - ему же не отказали!
После наступления пенсионного возраста Дмитрий Дмитриевич мог работать много лет, но тогда существовало правило: работающим пенсионерам пенсии не платить, только - зарплату. Исключения делались только для учебных мастеров, и Д.Д. Орлов переходит на должность учебного мастера до своего ухода из института. И умер он незаметно: дочь никого не известила.
В 1948 г. на первый курс принимают 200 человек. На новые учебные ставки на кафедру зачисляют несколько выпускников прежних лет. Многие из них не обладали достаточными для хорошей работы знаниями, и потому с течением времени покинули кафедру (А.Д. Грибоедова, П.В. Ерохин, В.Г. Ерохина, Р.А. Рыбакова). Некоторые перешли в организованный в 1958 г. Тамбовский филиал Московского института химического машиностроения.
Заведующий кафедрой общей физики (1950-1976 гг.) кандидат физико-математических наук, доцент Тепляков Георгий Михайлович
Одним из знаменательных событий 40-х годов был приход в 1946 г. на кафедру П.С. Кудрявцева, впоследствии всемирно известного историка науки, создавшего фундаментальный труд - трёхтомный курс истории физики.
В 1948 г. по инициативе П. С. Кудрявцева создается кафедра теоретической физики. Под руководством ректора МГПИ Ноздрёва защищает диссертацию Г.М. Тепляков по истории школы А. Г. Столетова, который после ухода Д.Е. Рогова на пенсию (1950 г.) возглавляет кафедру общей физики вплоть до 1976 г. Г.М. Тепля-ковым после защиты диссертации был собран огромный исторический материал по школе А.Г. Столетова, который, к сожалению, так и не увидел свет. В экспериментальном отношении Г. М. Теплякова интересовало действие малых электрических токов.
В 1961 г. в связи с кампанией «Связи обучения с жизнью» введено обучение вождению автомобиля и трактора. На кафедру приглашают Е.А. Капралова и С. А. Чернова, но через несколько лет они уходят.
С 1950 г. на факультете существовала аспирантура по теоретической физике (специализация «История физики») под руководством профессора П.С. Кудрявцева, через которую прошли почти все преподаватели-физики и еще десятка два студентов, так и не написавшие диссертаций. Но в данном случае преследовалась иная цель. Массовые приемы на первый курс привели к тому, что на факультет пришли абитуриенты из далёких глухих сёл. Культурный уровень многих из них, уровень знаний, да и общее интеллектуальное развитие были столь низки, что за 4 года обучения они не могли усвоить стандартный учебный материал. Аспирантура у Павла Степановича для лучших из них была своеобразным ФПК, и это действительно осуществлялось. Некоторые в дальнейшем заняли руководящие посты в системе народного образования области, перешли в ТИХМ. Они же принимали участие в экскурсиях в институт Курчатова в Москве, Институт высоких энергий в Дубне, организованных П.С. Кудрявцевым после проведенных им межвузовских конференций. Но был и большой изъян при такой подготовке - отсутствие научного эксперимента - все были «теоретиками».
С переходом факультета в корпус (Комсомольская пл., 5) в 1971 г. появились новые аудитории со стандартной лабораторной мебелью, с баланса на баланс институт приобретает списанные в каких-то НИИ оптические и рентгеновские установки. П. Д. Избранов и И. П. Раевский оборудуют экспериментальные лаборатории по оптике и рентгеноструктурному анализу. Однако отсутствие сопровожденцев оборудования, да и недостаточная экспериментальная подготовка руководителей не позволили развиться этим экспериментам. С уходом руководителей из института лаборатории были демонтированы.
Г.М. Тепляков руководил кафедрой до 1976 г., при нем была открыта аспирантура, в которой обучался Ю.П. Мотяс.
В 1976 г. заведующим кафедрой избирается
А.С. Дмитриевский, который руководит ею до 1981 г.
Заведующий кафедрой общей физики (1976-1981 гг.), кандидат физико-математических наук, доцент Дмитриевский Александр Сергеевич
А.С. Дмитриевский родился 10 сентября 1941 г. Область научных интересов: методы решения физических задач.
Основные разработанные и читаемые курсы: «Атомная физика», «Ядерная физика и физика элементарных частиц».
Основные публикации:
1. Белов К.П., Дмитриевский А.С., Зигмунт А., Левитин Р.З., Тшебятовски В. Исследование магнитных свойств монокристаллов урановых соединений и3Р4 и и3А84 в сильных магнитных полях // ЖЭТФ. 1973. Т. 64. № 4.
2. Дмитриевский А.С. Умственные действия в решении физических задач // Актуальные проблемы преподавания физико-математических наук. Тамбов, 1991.
В 1981 г. заведующим кафедрой избирается доцент кафедры автоматизации химических производств Тамбовского института химического машиностроения
А. И. Фесенко.
Все внимание нового заведующего было направлено на выполнение хоздоговорных работ, изобретательскую деятельность и на подготовку докторской диссертации, научная работа членов кафедры сократилась до минимума, почти прекратились публикации. Слишком сильно отличалось научное направление А.И. Фе-сенко, которое было связано с исследованием теплофизических свойств материалов и процессов, от научных направлений сотрудников кафедры, которые практически все были выходцами школы П. С. Кудрявцева. Лидера же, который мог бы продолжить историческое направление, к сожалению, не нашлось.
Заведующий кафедрой общей физики (1981-1982 гг.), доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель РФ Фесенко Александр Иванович
Наблюдая бедственное состояние эксперимента, декан факультета Л.С. Минченко - член кафедры теоретической физики, также историк физики, предпринял попытку найти ученых-экспериментаторов «на стороне». Так на факультете в 1981 г. появляются доценты ТИХМа А. А. Слетков, Ю.И. Головин, научный сотрудник Ю.И. Тялин и др.
Так начало осуществляться решение декана Л.С. Минченко возродить экспериментальное направление научной работы, которое не могли осуществить преподаватели - историки физики. В 1982 г. заведующим кафедрой общей физики становится А.А. Слетков, который успешно развивает научное направление, связанное с воздействием импульсных токов на свойства и поведение металлических материалов.
Заведующий кафедрой общей физики (1982-1985 гг.), кандидат физико-математических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ Слетков Алексей Александрович
По инициативе А.А. Слеткова в 1984 г. на кафедру приглашается доцент, к.ф.-м.н. ТИХМа - В.А. Федоров.
В 1985 г. А.А. Слетков избирается деканом физикоматематического факультета и заведующим становится
В.А. Федоров, который руководит кафедрой по настоящее время.
А.А. Слетков вплоть до 1994 г., исполняя обязанности декана физико-математического факультета, оставался доцентом кафедры общей физики, выполняя в полном объёме учебную нагрузку. Им была создана одна из лучших лабораторий кафедры - лаборатория «Электротехники». А.А. Слетков всегда являлся организатором культурно-массовых мероприятий. В частности, по его инициативе на кафедре общей физики был организован вокально-инструментальный ансамбль «Дубки». Это начинание было продолжено новым заведующим кафедрой В.А. Федоровым.
С 1995 по 2005 г. А.А. Слетков работал проректором по учебной работе Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина.
Кафедра общей физики 1988 год: верхний ряд слева направо — ст. преп. к.х.н. Г.В. Горбунов, ст. преп. А.И. Стерелюхин, доцент, к.ф.-м.н. В.Ю. Халитов, асс. В.М. Михайлов, ст. преп. Ю.П. Мотяс, лаб. Л.Г. Карыев; средний ряд — зав. кафедрой, к.ф.-м.н., доцент В А. Федоров, лаб. А.В. Копылов, к.ф.-м.н., доцент А.А. Слетков, лаб. А.С. Гончаров, к.т.н., доцент Г.П. Проскурня, научный сотр. Ю.И. Тялин, к.фил.н., доцент Б.З. Винокуров; нижний ряд — лаб. НА. Грицко, ст. препод., к.п.н. М.М. Черняновская, инженер Г.П. Лукина,
асс. С.В. Лохина, асс. ВА. Куранова
Вокально-инструментальный ансамбль кафедры общей физики «Дубки» (сокращенный состав)
Преподаватели, работавшие на кафедре общей физики в разные годы
№ п/п Фамилия, имя, отчество Ученая степень, ученое звание Год рождения Годы работы
1 Артеменко Дмитрий Трофимович к.ф.-м.н., доц. 1898 1933-1959
2 Астанкович Николай Елисеевич 1947 1996-1997
3 Билимович Борис Феофанович 1910 1947-1975
4 Брюзгина Зоя Ивановна 1932 1969-1970
5 Васильева Ирина Владимировна 1976 1994-1996
6 Виноградов Николай Александрович 1929 1996-1997
7 Винокуров Борис Захарович к.фил.н., проф. 1921 1945-2004
8 Горбунов Геннадий Васильевич к.х.н., доц. 1948 1984-1997
9 Грибоедова Антонина Дмитриевна 1922 1952-1975
10 Дмитриевский Александр Сергеевич к.ф.-м.н., доц. 1941 1976-1981
11 Драгунова Валентина Сергеевна 1926 1963-1977
12 Ерохин Петр Васильевич 1921 1957-1959
13 Ерохина Валентина Григорьевна 1931 1957-1973
14 Избранов Павел Дмитриевич к.ф.-м.н., доц. 1912 1976-1985
15 Капралов Евгений Андреевич 1935 1961-1975
16 Картушов Константин Ильич к.п.н., доц. 1910 1934-1966
17 Карыев Леонид Геннадьевич к.ф.-м.н., доц. 1964 1995-2002
18 Княжеский Павел Николаевич 1921 1957-1970
19 Кудрявцев Павел Степанович д.ф.-м.н., проф. 1904 1946-1948
20 Лохина Светлана Васильевна 1959 1989-1991
21 Михайлов Виктор Михайлович 1948 1976-2006
22 Молотков Николай Яковлевич д.п.н., проф. 1942 1994-1998
23 Мотяс Юрий Петрович 1930 1959-1992
24 Орлов Дмитрий Дмитриевич 1919 1948-1988
25 Орлова (Быкова) Евдокия Георгиевна 1920 1946-1975
26 Пермякова Инга Евгеньевна к.ф.-м.н. 1979 2004-2005
27 Плужникова Татьяна Николаевна к.ф.-м.н., доц. 1973 1999 -
28 Поликарпов Валерий Михайлович д.х.н., проф. 1964 1995-2003
29 Проскурня Григорий Петрович к.ф.-м.н., доц. 1930 1981-1996
30 Рогов Дмитрий Алексеевич доцент 1882 1930-1954
31 Рыбакова Раиса Александровна 1933 1957-1973
32 Слетков Алексей Александрович к.ф.-м.н., проф. 1943 1981 -
33 Старцева Нина Ивановна 1955 1990 -
34 Стерелюхин Александр Иванович к.п.н., доц. 1950 1978 -
35 Тепляков Георгий Михайлович к.ф.-м.н., доц. 1923 1950-1976
36 Тялин Юрий Ильич д.ф.-м.н., проф. 1950 1981 -
37 Тялина Валентина Анатольевна к.ф.-м.н., доц. 1948 1984 -
38 Ушаков Иван Владимирович д.т.н., доц. 1972 1998-2005
39 Федоров Виктор Александрович д.ф.-м.н., проф. 1944 1984 -
40 Фесенко Александр Иванович д.т.н., проф. 1948 1980-1986
41 Халитов Валерий Юсупович к.ф.-м.н., доц. 1948 1980-1993
42 Чемеркина Маргарита Викторовна к.ф.-м.н. 1980 2005 -
43 Чернов С. А. 1918 1961-1975
44 Черняновская Маргарита Михайловна к.п.н., доц. 1938 1977-2003
45 Чиванов Андрей Викторович к.ф.-м.н., доц. 1977 2004 -
46 Шимчук Борис Иванович 1925 1952-1960
47 Шимчук Иван Васильевич 1901 1939-1950
48 Штейнбрехер Валерий Васильевич к.т.н., доц. 1950 2001 -
Заведующий кафедрой общей физики с 1985 г. по настоящее время, доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Федоров Виктор Александрович
Федоров Виктор Александрович свою научную деятельность начал инженером проблемной лаборатории Сибирского металлургического института им. С. Орджоникидзе, который окончил по специальности «Физика металлов». В.А. Федоров успешно решил поставленную перед ним задачу импульсного нагружения материалов с использованием электрогидравли-ческого эффекта и высокоскоростной регистрации (до 2 млн. кадр./с) быстропротекающих процессов. Разработанная и изготовленная установка была использована многими исследователями при установлении различных деформационных зависимостей, связанных с импульсным нагружением. Результаты по динамическому нагружению двойникующихся материалов, полученные на этой установке, использованы В.А. Федоровым при написании докторской диссертации.
После окончания аспирантуры по специальности «Физика твердого тела» Московского института химического машиностроения и защиты кандидатской диссертации в Воронежском политехническом институте на тему «Взаимодействие трещин с некоторыми дефектами кристаллов» В.А. Федоров работает на кафедре физики металлов и металловедения в Тамбовском институте химического машиностроения. В кандидатской диссертации В.А. Федоровым были заложены основы научного направления, связанного с прочностью двой-никующихся материалов, в частности, по установлению роли механического двойникования в зарождении микротрещин. Именно в этом направлении впервые было показано, что зарождение трещин в двойникую-щихся материалах возможно уже на стадиях упругой
деформации. Такие микротрещины обратимы, но при периодически действующих нагрузках увеличивают общий уровень поврежденности материала. Эта концепция была развита в докторской диссертации
В.А. Федорова, в которой была установлена «Роль механического двойникования в процессах пластической деформации и разрушения кристаллов». Диссертация защищена в Московском институте стали и сплавов в 1991 г.
Выполненная работа внесла существенный вклад в развитие теории прочности и пластичности материалов, в особенности, на стадиях формирования микро-пластических сдвигов и зарождения микротрещин. Ряд результатов обладает патентной чистотой и защищен авторскими свидетельствами. Предложенные способы получения ювенильных поверхностей используются в лабораториях, изучающих поверхностные явления.
Установленные закономерности механического двойникования позволили ответить на вопрос о влиянии последнего на проявлении низкотемпературной хладноломкости и установить температурно-скоростные режимы деформирования конструкционных металлов, не приводящие к катастрофическому разрушению. Вместе с тем выработаны рекомендации по искусственному созданию механических двойников, способных остановить катастрофическую, быстро распространяющуюся трещину, переводя ее в режим вязкого разрушения.
В 1985 г. В.А. Федоров возглавил кафедру общей физики Тамбовского государственного педагогического института (ныне Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина). За годы работы на кафедре В.А. Федоровым создан научный коллектив, занимающийся решением ряда научных проблем: это микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений в различных классах материалов с различным структурным состоянием; оптическая прочность материалов; поверхностные явления в диэлектриках при термоэлектрическом воздействии; роль электрически активных дефектов в формировании прочностных характеристик непроводящих материалов и др. На кафедре открыты аспирантура и докторантура по специальности 01.04.07 - «Физика конденсированного состояния». В 1991 г. В.А. Федоров получает аттестат профессора кафедры общей физики. За годы руководства кафедрой В.А. Федоровым на кафедре защищено около двадцати кандидатских диссертаций, три докторских, создана научная школа, работы которой хорошо известны не только в России, но и за рубежом. На кафедре по инициативе В.А. Федорова созданы научные лаборатории: «Физика поверхностных явлений»; «Оптическая прочность материалов»; «Физика разрушений»; «Физических основ прочности и пластичности материалов»; «Механических испытаний»; «Методологические основы преподавания естественных дисциплин»; «Электронной микроскопии и рентгено-структурного анализа».
Являясь сопредседателем и основным организатором Международных конференций, проводимых в Тамбове, В.А. Федоров входил в состав оргкомитетов более чем 30 Международных конференций: XXXVII Международный семинар «Актуальные проблемы прочности» (Киев, Украина), XV Международной конференции «Физика прочности и пластичности мате-
риалов» (Тольятти), II Международной конференции по физике кристаллов «Кристаллофизика 21 века», посвященной М.П. Шаскольской, III и IV Международных конференций «Фазовые превращения и прочность кристаллов», посвященных памяти академика Г.В. Курдюмова (Черноголовка), Х Международной конференции «Неразрушающий контроль и компьютерное моделирование в науке и технике» (Ольштын, Польша) и др.
В.А. Федоров неоднократно выступал в роли официального оппонента по кандидатским и докторским диссертациям. В настоящее время входит в советы по защите докторских диссертаций Д212.015.04 при Белгородском государственном университете и Д212.260.06 при Тамбовском государственном техническом университете, входит в состав межгосударственного координационного совета по физике прочности и пластичности, с 1996 г. является действительным членом Российской академии естественных наук.
В.А. Федоров награжден знаком «Почетный работник высшего профессионального образования РФ» и знаком «За заслуги перед Тамбовским государственным университетом», трижды награждался знаком «Победитель в соц. соревновании», имеет многочисленные грамоты и благодарности от руководства университета, города и области за плодотворный научнопедагогический труд. В.А. Федоров пятикратный лауреат конкурса «Соросовский профессор». Сотрудничая с институтом «Открытое общество», В.А. Федоров организовал проведение в г. Тамбове в период с 1996 по 2001 г. восьми конференций-встреч Соросовских учителей с Соросовскими профессорами, в которых приняли участие свыше 50 ведущих профессоров страны с мировым именем и свыше 1000 учителей Тамбовской области.
В 2008 г. указом Президента России В.А. Федорову присвоено звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации».
Научные исследования кафедры поддержаны грантами РФФИ, Минобразования и науки РФ, ШТАБ, Интеграция:
1. Разрушение монокристаллов со структурными дефектами под действием лазерного излучения (Минвуз, 1998-2000 гг.)
2. Микроусиление полимерных материалов за счет гибких и устойчивых цепей (00-0525, ИНТАС, 2000 г.)
3. Исследование разрушения и залечивания трещин в материалах с различными кристаллическими структурами (РФФИ № 02-01-01173, 2002-2004 г.)
4. Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений (МРЕР) (Минпромнауки 2003 г.)
5. Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений (МРЕР) (ТГУ им. Г.Р. Державина, 2003 г.)
6. Исследование разрушения и залечивания трещин в материалах с различными кристаллическими структурами (для молодых ученых МАС-2003) (№03-0106506, 2003 г.)
7. Механические и физические свойства металлических стекол и композитов из металлического стекла и полимерной подложки (№ 01-01-00403, РФФИ, 20022003 гг.)
8. Организация и проведение IV Международной конференции «Проблемы истории физико-математи-
ческих наук», посвященной 100-летию со дня рождения доктора физико-математических наук, профессора Павла Степановича Кудрявцева (№ 04-06-85022, 2004 г.)
9. Организация и проведение IV Международной конференции «Проблемы истории физико-математических наук», посвященной 100-летию со дня рождения доктора физико-математических наук, профессора Павла Степановича Кудрявцева (Минобрнауки, 2004 г.)
10. Грант на приобретение оборудования (Минобрнауки, 2004 г.)
11. Исследование разрушения и залечивания трещин в материалах с различными кристаллическими структурами (для молодых ученых МАС-2004), Конкурсный Центр фундаментального естествознания, А04-29-1161, 2004 г.
12. Микромеханизмы разрушения и залечивания трещин в материалах с различной кристаллической структурой (2Д2004, ТГУ им. Г.Р. Державина, 2004 г.).
13. Теоретические основы исследований окислительно-восстановительных процессов на поверхности кристаллов при термоэлектрическом воздействии и их защитные свойства (2001-2005 гг.).
14. Теоретическое и экспериментальное исследование механизма разрушения и залечивания трещин на различных иерархических уровнях (РФФИ №05-0100759, 2005-2007 гг.).
15. Участие в X Международной конференции N0108-2006 «Неразрушающие методы и компьютерное моделирование в науке и технике» (РФФИ, 2006 г.).
16. Влияние импульсных энергетических воздействий на пластичность и разрушение аморфных и нано-кристаллических сплавов (РФФИ №06-01-96320р_ центр_а, 2006-2007 гг.)
17. Научно-методическое обеспечение организации
и проведения IV Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (Роснаука, Госконтракт
№ 02.517.11.9033, 2007 г.).
18. Организация и проведение IV Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (РФФИ №07-0206051, 2007 г.)
19. Организация и проведение IV Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (Грант ОАО «Завод Комсомолец», 2007 г.).
20. Организация и проведение IV Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (Грант администрации Тамбовской области, 2007 г.).
21. Индивидуальный научный грант Международного научного фонда Дж. Сороса (1994 г. В.А. Федоров, В.А. Куранова).
22. Индивидуальный научный грант Международного научного фонда Дж. Сороса (Соросовский аспирант 1996 г. А.М. Николюкин).
23. Индивидуальный научный грант Международного научного фонда Дж. Сороса (Соросовский учитель 1997 г. А.И. Стерелюхин).
24. Индивидуальный научный грант Международного научного фонда Дж. Сороса (Соросовский профессор 1996, 1998, 1999, 2000 гг. В.А. Федоров).
25. Индивидуальный научный грант Международного научного фонда Дж. Сороса (Соросовский доцент 2000 г. Ю.И. Тялин).
Общий объем средств, полученных по грантам, превышает 10 млн. рублей. В научно-исследовательской работе кафедры постоянно участвует не менее 5 аспирантов и 15 студентов института математики, физики и информатики, которые являются постоянными участниками конференций молодых ученых. На кафедре проводятся исследования в рамках хоздоговоров с промышленными предприятиями г. Тамбова. Сотрудниками кафедры получено 17 авторских свидетельств.
Кафедра имеет научные контакты с Московским государственным университетом им. М.В. Ломоносова, Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе РАН, Институтом кристаллографии РАН, Институтом физики твердого тела РАН, Федеральным центром ядерных исследований (г. Саров), Институтом стали и сплавов, Физико-техническим институтом низких температур НАН Украины, Институтом физики металлов УрО РАН, а также научными группами Томска, Барнаула, Ижевска, Новгорода, Воронежа, Новокузнецка, Тольятти, Самары и др.
Результаты научных исследований ежегодно публикуются в центральной печати и докладываются на представительных Международных конференциях и симпозиумах в России (Москва, Санкт-Петербург, Томск, Воронеж, Барнаул, Симферополь, Пенза, Нижний Новгород, Тольятти, Самара и др.) и за рубежом
(Брауншвейг - Германия, Павиа - Италия, Асиломар -США, Прага - Чехия, Метц - Франция, Пекин - Китай, Ольштын - Польша и др.). В.А. Федоровым опубликовано свыше 700 работ, включая научные, научнометодические. Это журналы: Физика твердого тела, Физика металлов и металловедение, Доклады АН, Журнал технической физики, Известия РАН (серия физическая), Проблемы прочности, Поверхность, Материаловедение, Заводская лаборатория, Металловедение и термическая обработка, Кристаллография, Металлы, Деформация и разрушение материалов, Перспективные материалы, труды Международных и Российских конференций и др. В числе публикаций две монографии общим объемом около 35 п. л., авторские свидетельства. Подана заявка на открытие.
В научной среде В.А. Федоров известен также и как организатор серии международных конференций в Тамбове. Это, ставшая серийной, конференция «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (1996, 2000, 2003, 2007 гг.), а также XXXIV Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» (1998 г.) и Международная конференция, посвященная 100-летию со дня рождения известного историка физики П.С. Кудрявцева «Проблемы преподавания физико-математических дисциплин» (2004 г.). Труды всех конференций объемом свыше 150 п. л. опубликованы под научным редактированием профессора В.А. Федорова. Под его же редактированием опубликована книга «Избранное», посвященная П.С. Кудрявцеву, объемом более 30 п.л.
Участники третьей международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений»,
Тамбов (Голдым, 2003 г.)
Участники международной конференции «Проблемы преподавания физико-математических дисциплин», посвященной 100-летию со дня рождения известного историка физики П.С. Кудрявцева (Тамбов, 2004 г.)
Обсуждение результатов исследований аспирантов кафедры:
(слева направо) асп. А.А. Стерелюхин, асп. И.Е. Пермякова, проф. В А. Федоров, асп. М.В. Чемеркина
Постоянное внимание уделяет профессор В.А. Федоров педагогической работе. На кафедре создана лаборатория «Методологические основы преподавания естественных дисциплин», в которой работает творческий коллектив, занимающийся вопросами методологии, защищаются диссертации, ежегодно к работе в лаборатории привлекается 8-10 студентов, исследования которых берутся за основу дипломных работ. В.А. Федоровым с сотрудниками издано около 30 учебных пособий, в том числе и крупного формата.
Под руководством В.А. Федорова его учениками на кафедре развивается новый подход в преподавании физики в институте естествознания, состоящий в создании профессионально адаптированной среды при проведении лабораторного практикума, что позволяет студентам глубже понять физику и ее место в профессиональной деятельности будущего специалиста. Внедрена в практику чтения лекций система опорного конспекта (для малочисленных потоков), позволившего интегрировать лекционные и семинарские занятия, высвободить время для углубленного изучения отдельных тем и повысить успеваемость студентов.
На кафедре постоянно работают научный и педагогический семинары по методологическим проблемам преподавания физики и по проблемам физики конденсированного состояния.
Исследования, проводимые под научным
руководством профессора В.А. Федорова в научно-исследовательских лабораториях кафедры
1. Научное направление - микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений в кристаллических твердых телах. (В развитии этого направления принимали участие сотрудники кафедры общей физики Ю.И. Тялин, В.А. Тялина, Т.Н. Плужникова, М.В. Чемеркина, А.В. Чиванов, И.Е. Пермякова, Л.Г. Карыев, И.В. Ушаков).
Наиболее полно упомянутые вопросы исследованы и теоретически осмыслены для материалов, деформирующихся преимущественно скольжением. Дислокационные представления и механизмы разрушения двойникующихся материалов развиты и изучены не столь детально, хотя работы по влиянию двойникования на разрушение имеют более чем полувековую историю и можно выделить ряд характеристик, которые обеспечивают двойникам роль инициаторов хрупкого разрушения: высокие скорости развития двойниковых прослоек и связанные с этим динамические эффекты; значительная концентрация напряжений на границах двойников и в вершинах; жесткость взаимодействия с дефектами кристаллической решетки (границы зерен, двойников, включения и т. д.), обусловленная неизбежной переориентацией решетки и высокой степенью локализации деформации собственно двойником.
В последнее время интерес к двойникованию возрос в связи с разработкой сегнетоэластиков, наиболее интересные применения которых основаны на эффектах перестройки двойниковой структуры кристалла, а также - с появлением возможности управления пластической деформацией двойникованием в условиях внешних энергетических воздействий.
В двойникующихся материалах наблюдается особый тип микротрещин - каналы Розе. Последние представляют собой протяженные полости-микротрещины определенной кристаллографической ориентации, образующиеся при взаимодействии двойников. Интересной особенностью двойникования является существование у многих материалов начальной обратимой «упругой» стадии эволюции механического двойника, способной приводить к такой же обратимости зарождающихся каналов, самопроизвольно залечивающихся при раздвойниковании образца.
К числу наиболее значимых результатов, полученных профессором В.А. Федоровым, можно отнести следующее:
- впервые предложены дислокационные механизмы образования и залечивания «упругого» канала Розе первого рода в кальците при взаимодействии встречных упругих двойников, развивающихся в параллельных плоскостях. Показано, что зарождение и исчезновение кристаллографически ограненных каналов является органическим элементом формоизменения кристалла при двойниковании;
- выполнены кристаллографический и дислокационный анализы процессов микропластичности в зонах взаимодействия деформационных двойников в металлах с ГПУ и ОЦК решетками, что позволило дать полное описание взаимосвязи деформации и разрушения и предложить механизмы зарождения каналов Розе второго рода в ряде ГПУ-металлов и микротрещин в ОЦК металлах;
- разработаны дислокационные модели зарождения микротрещин при торможении двойников, учитывающие ступенчатое расположение дислокаций в его границах, и получены количественные критерии, позволяющие оценивать критические напряжения зарождения микротрещин;
- изучены кинетические закономерности самозале-чивания макротрещин в щелочно-галоидных кристаллах при быстрой разгрузке образца в результате бокового откола. Установлено влияние пластического течения в вершине трещины на кинетику и качество восстановления сплошности при самозалечивании трещин. Выявлены две стадии процесса - быстрая, непосредственно следующая за разгрузкой образца, и медленная активационная стадия, скорость протекания которой может регулироваться внешними воздействиями;
- установлено, что плотность дислокаций в полосах скольжения, «выброшенных» вершиной трещины, после разгрузки кристалла описывается зависимостью с максимумом. В непосредственной близости от вершин трещин наблюдается зона, свободная от дислокаций. Результаты экспериментальных исследований хорошо согласуются с аналитической оценкой эволюции пластичности;
- показано, что воздействие на кристалл с трещиной, полученной при асимметричном сколе, излучением оптического диапазона, рентгеновским излучением, инфракрасным или их комбинацией интенсифицирует процесс залечивания как во времени, так и по качеству за счет увеличения числа дислокаций, обратимо выходящих на поверхность трещины;
- установлена зависимость между величиной и временем раскрытия трещины и размером залеченного участка, определяющую роль, в которой играет юве-нильность поверхностей, создающая оптимальные условия для восстановления сплошности;
- установлено, что дислокации, введенные в кристалл последующим ультрафиолетовым или на начальной стадии рентгеновским излучением, приводятся в движение в направлении действия касательных напряжений. Движение дислокаций объясняется уменьшением числа стопоров за счет распада дивакансий при рентгеновском облучении и облегченном огибании стопоров дислокациями при взаимодействии последних с экситонами. При рентгеновском излучении движение дислокаций зависит от соотношения между числом распадающихся дефектов Np и числом образующихся радиационных дефектов ^. По достижении условия
N0 > N имеет место упрочнение кристалла и обратимое движение дислокаций, в частности, в полость трещины прекращается;
- определены кинетические характеристики залечивающихся трещин, в частности, скорости их закрытия, достигающие 700 м/с. Показано, что определяющими факторами при залечивании являются время раскрытия трещины и величина расхождения её берегов, от которых зависит сохранение ювенильности поверхностей скола, величина пластической деформации в вершине трещины и величина фактора топографического соответствия соединяемых поверхностей трещины;
- предложены и апробированы методики количественной и качественной оценки состояния залеченного участка трещины асимметричного скола в ЩГК после воздействия малых доз ионизирующего излучения. Установлено, что залеченный участок трещины имеет более высокую прочность в сравнении с исходным кристаллом, что объясняется повышенной плотностью дефектов в русле залеченной трещины;
- показано, что одной из причин, препятствующих восстановлению разрушенных связей, является геометрический фактор - относительный сдвиг и разворот соединяемых поверхностей ионных кристаллов. Методом компьютерного моделирования оценено изменение сил электростатического взаимодействия поверхностей трещины, представленных мозаично заряженными плоскостями. Показано, что при относительном параллельном смещении и развороте поверхностей трещины силы взаимодействия могут убывать на 6-7 порядков, принимать околонулевые значения, а в ряде случаев менять знак.
В рамках научной тематики кафедры проводятся исследования эволюции механических свойств металлических стекол.
Металлические стекла (МС) играют важную роль среди перспективных материалов нового поколения. Возрастающее внимание практиков к МС связано с уникальным сочетанием свойств, по уровню которых они во многом превосходят традиционные металлические материалы. Создана новая технология металлургического производства, обеспечивающая получение МС непосредственно из расплава, минуя многоэтапные, энергоемкие, сложные технологические циклы.
При практическом использовании МС возникают вопросы об их термической стабильности. В связи с этим важными направлениями прикладных и фундаментальных исследований является изучение влияния термической обработки на структуру и механические свойства МС, изучение кинетики и механизмов кристаллизации, идентификация состава и структуры фаз, образующихся в процессе кристаллизации МС. Подобные исследования позволят установить взаимосвязь и закономерности между изменением комплекса механических свойств материала (микротвердость, пластичность, склонность к образованию трещин и др.) с изменениями структурных состояний, реализующихся при переходе из аморфного в кристаллическое состояние.
При получении информации о механических характеристиках МС следует принимать во внимание ряд обстоятельств, важными из которых являются - малая толщина ленточных образцов, полученных закалкой из расплава; их предыстория (параметры получения, термическая обработка). Все эти факторы накладывают определенные ограничения на методики исследования свойств МС. В связи с этим разработка новых методов механических испытаний и совершенствование существующих, с целью установления пригодности или непригодности материала для эксплуатации, безусловно, также остается актуальной задачей, представляющей практический интерес.
Впервые по этой тематике исследований:
- Предложены новые методы определения пластичности, трещиностойкости и склонности к образованию трещин тонких лент МС, заключающиеся в ин-дентировании их на подложках с различными свойствами и позволяющие оценивать эти механические характеристики в локальных микрообъемах материала.
- Изучены морфологические особенности макрокартин разрушения отожженного МС при микроинден-тировании на подложках, предложены схемы их формирования, а также установлен ряд закономерностей образования трещин в зависимости от величины нагрузки на индентор, температуры отжига, свойств используемой подложки.
- Установлено аномальное поведение величины микротвердости от температуры предварительного отжига на стадиях перехода из аморфного состояния в кристаллическое при практически нулевой пластичности, исследованной методом изгиба, которое обусловлено перекрывающимися процессами - структурной релаксации и начальными стадиями кристаллизации.
- Поверхностная кристаллизация в лентах МС системы Со-Ре-Сг-Бі происходит с выделением кристаллов, имеющих фрактальную и евклидовую размерности (дендриты и кубическая форма упорядочения). Причина одновременного роста таких кристаллов объясняется альтернативным выбором перехода метаста-бильной системы с ближним порядком в равновесное состояние при сложных процессах самоорганизации в исследуемом материале, предшествующих объемным перестройкам.
- Разработана методика определения склонности МС к образованию трещин в условиях локального нагружения и тепловой предыстории МС, позволяющая в свою очередь оценивать температуру отжига, соответствующую вязко-хрупкому переходу МС и температу-
ры нагрева в зоне термовоздействия сфокусированным лазерным излучением.
- Вероятность образования трещин в процессе ин-дентирования МС, отожженного при температурах выше критической, прямо пропорциональна нагрузке на индентор. Склонность к образованию трещин в МС носит экспоненциальный характер при температурах выше критической, что обусловлено термоактивированными атомными перестройками, сопровождающими процессы структурной релаксации и начала кристаллизации.
- Характер деформирования и разрушения МС, нанесенного на подложку, определяется совокупностью механических характеристик МС и подложки, адгезией между ними, величиной нагрузки на индентор, температурой отжига.
- Предложена методика определения пластичности тонких лент МС, основанная на его индентировании на подложке, позволяющая проводить испытания в микрообластях и фиксировать изменения пластичности ленточных образцов в температурном интервале перехода МС из аморфного в кристаллическое состояние.
- Установлены режимы измерения истинной микротвердости МС методом микроиндентирования по Виккерсу на подложках с учетом геометрии образцов и аморфного состояния, при которых материал подложки не влияет в пределах ошибки измерения, на величину Н и локальное нагружение не сопровождается разрушением МС.
- Рентгеноструктурным анализом установлено, что процесс кристаллизации МС системы Со-Ре-Сг-Бі можно разделить на два этапа структурных превращений. На первом этапе фазовых превращений при переходе из аморфного в равновесное кристаллическое состояние происходит выделение фаз кобальта (ГЦК и ГПУ). На втором этапе - образование комплексов фаз металл-металлоид исследуемого сплава.
Проведенные исследования способствуют развитию современных физических представлений о природе стеклообразного состояния, о закономерностях эволюции механических свойств, кинетики структурной релаксации и кристаллизации МС, внося вклад в физику неупорядоченных систем. Изученные и проанализированные особенности деформирования МС (с учетом его предыстории, геометрии и качества образцов) расширяют знания о физике и механике процессов деформации и разрушения.
Разработка новых методов оценки пластичности МС и их склонности к образованию трещин дает возможность в процессе эксплуатации контролировать поведение механических характеристик лент МС в микрообъемах, не приводя к разрушению материала. Изученные структурные превращения и состояния МС системы Со-Ре-Сг-Бі, реализующиеся при отжиге, позволяют оптимизировать режимы термической обработки применительно к тем или иным условиям эксплуатации в зависимости от предъявляемых требований к материалу.
2. Научным направлением кафедры является педагогическое направление «Методологические основы подготовки преподавателей естественных дисциплин».
(В развитии этого научного направления принимали участие сотрудники кафедры М.М. Черняновская,
А.И. Стерелюхин, Н.И. Старцева, В.М. Михайлов, Г.В. Горбунов, В.Ю. Халитов, В.А. Федоров).
Со времени создания педагогического института на кафедре работали преподаватели, которые вели методику преподавания физики и занимались разработкой научных направлений, связанных с этой дисциплиной. Целью их научных поисков было всемерное повышение уровня профессиональной подготовки выпускников физико-математического факультета. Этому делу была посвящена деятельность Константина Ильича Картушова. Выпускник ленинградской аспирантуры, кандидат педагогических наук, доцент он начал работать на кафедре еще в трудные военные годы. Был деканом факультета. Его трудами создавался и пополнялся кабинет методики преподавания физики. Преподавание К.И. Картушов оставил в конце 1960-х гг.
Становление научной школы историков физики, основанной д.ф.-м.н., профессором, членом-корреспон-дентом Международной академии истории науки Павлом Степановичем Кудрявцевым, сказалось и на развитии методики преподавания физики в Тамбовском педагогическом институте. В частности, преподаватели кафедры разрабатывали вопросы использования материалов истории науки в преподавании физики как в высшей, так и в средней школе. Наибольшую известность среди преподавателей вузов и учителей физики приобрели труды Б.Ф. Билимовича и Ю.А. Королева.
Борис Феофанович Билимович не читал лекции по методике преподавания физики, однако написал немало интересных в методическом плане книг, адресованных учащимся и преподавателям физики. Его книга «Физические викторины» вышла в центральном издательстве в 60-е годы прошлого века. Эта книга несколько раз была переиздана в Советском Союзе. Она вышла также во многих странах восточной Европы и была переведена на японский язык. Широко известны другие книги этого автора - «Законы механики в технике», «Тепловые явления в технике», «Законы оптики в технике».
Немало трудов отдал развитию методики физики как научного направления в ТГПИ другой ученик П.С. Кудрявцева - к.п.н., доцент Юрий Александрович Королев. Им был написан сборник задач по физике с историческим содержанием. Этот сборник пользовался и пользуется до настоящего времени известностью у учителей физики страны. Книга несколько раз переиздавалась и была переведена на грузинский язык. Ю.А. Королевым было опубликовано много статей в журнале «Физика в школе». В основном эти статьи посвящены исследованию истории развития отдельных вопросов физики, в частности, изучению жизни и деятельности выдающихся ученых-физиков. Несмотря на то, что Ю.А. Королев давно на пенсии, его статьи до сих пор нередко появляются в центральном научно-методическом журнале «Физика в школе». Эстафету в преподавании дисциплины «Методика преподавания физики в школе» из рук К.И. Картушова в конце 60-х гг. приняла старший преподаватель кафедры Валентина Сергеевна Драгунова. Ею была перестроена структура лекций и семинарских занятий по указанной дисциплине, т. к. эти годы совпали с годами проведения реформы содержания средней школы. Кроме того, на плечи В.С. Драгуновой, а также старшего лаборанта кафедры В.И. Шаровой легли хлопоты по перевозу
оборудования и обустройству новой лаборатории методики преподавания физики и кабинета школьного типа в новом корпусе педагогического института, что на Комсомольской площади. Большую помощь в этом им оказывали студенты-старшекурсники.
Новый импульс в развитии методики преподавания физики на кафедре в плане повышения уровня преподавания этой дисциплины студентам, в организации связей с учителями школ г. Тамбова и области, в сотрудничестве с областным институтом повышения квалификации работников образования был получен в 1977 г. с приходом на работу в ТГПИ кандидата педагогических наук, доцента В.И. Черняновского и кандидата педагогических наук, доцента М. М. Чернянов-ской. Особенно заметный вклад в развитие этого направления работы кафедры внесла Маргарита Михайловна (В. И. Черняновский был занят в основном административной работой).
М. М. Черняновской были пересмотрены учебный план и программы подготовки студентов в области методики преподавания физики, организован спецкурс «Актуальные вопросы методики преподавании физики», по-новому была поставлена работа лаборатории, организована подготовка студентов к проведению школьного физического практикума. Для подготовки специалистов к этому виду деятельности была организована специальная лаборатория. В эти годы лаборатория методики преподавания физики регулярно пополнялась новым учебным оборудованием. Впоследствии на основе накопленного оборудования были поставлены еще два практикума: практикум, проводимый в рамках курса элементарной физики, и физический практикум для студентов института естествознания нашего университета.
Студенты пятого курса (физики) на лабораторных занятиях в лаборатории «Методики преподавания физики»
Научная работа М. М. Черняновской в основном была сосредоточена на изучении деятельности учителя физики по подготовке, проведению и анализу демонстрационного физического эксперимента. Ею разрабатывались критерии для определения качества проведенного демонстрационного опыта на уроке, были определены педагогические условия для оптимальной подготовки специалистов в названной области деятельности. Под руководством Маргариты Михайловны разрабатывались новые установки для проведения физических опытов и лабораторных работ, многие из которых впоследствии были включены в физический практикум.
Были изданы пособия для студентов «Методические рекомендации для проведения лабораторных работ по демонстрационному физическому эксперименту», «Указания для проведения педагогической практики студентов» и др. Сотрудник кафедры А.И. Стерелюхин принял участие во Всесоюзном конкурсе на создание лучшего наглядного пособия по физике, объявленном Комитетом среднего профессионального образования СССР и журналом «Физика в школе», за что был награжден Почетной грамотой. За годы работы М.М. Черняновской на кафедре значительно возросло число дипломных работ, защищаемых студентами по тематике, связанной с вопросами методики преподавания физики.
В настоящее время с переходом на университетскую программу подготовки специалистов количество учебного времени, отводимого на подготовку студентов как будущих преподавателей физики, сократилось. Несмотря на это, сотрудники кафедры общей физики продолжают заниматься в своих исследованиях проблемами преподавания физики. Спектр их педагогических исследований довольно широк: от поисков эффективных приемов ведения занятий различного типа и внедрения в преподавание краеведческого материала, касающегося физики и связанных с нею отраслей наук, до изучения вопросов методологии в школьном курсе и значения философских обобщений в преподавании физики. Продолжается работа по совершенствованию установок для проведения школьного демонстрационного эксперимента и лабораторных работ учащихся. Изучаются направления совершенствования физического практикума, проводимого со студентами Института естествознания. При этом ведутся поиски эффективных методов и приемов усиления междисциплинарных связей общей физики с профильными и специальными дисциплинами, большое внимание уделяется обобщениям методологического характера, проводимым на занятиях различного типа. Все эти усилия преподавателей и сотрудников кафедры должны сказаться в конечном итоге как на усилении мотивации студентов в изучении физики, как основы естествознания, так и на развитии естественнонаучного мышления будущих специалистов - химиков, биологов, географов и экологов.
Результаты своих научно-педагогических и методических исследований преподаватели кафедры публикуют не только в журнале «Физика в школе», но и в межвузовских сборниках статей, издаваемых в Воронеже, Пензе, Курске и других городах России. Преподаватели кафедры общей физики, занимающиеся вопросами методики преподавания физики, регулярно принимают участие в международных, всероссийских и региональных конференциях. Труды Тамбовских исследователей в области методики физики публиковались также в Екатеринбурге, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Рязани, Владимире, Краснодаре и других городах Российской Федерации.
В 2002 г. по инициативе заведующего кафедрой, доктора физико-математических наук, профессора, академика РАЕН Виктора Александровича Федорова на кафедре была создана научно-исследовательская лаборатория «Методологические основы преподавания естественнонаучных дисциплин», в работе которой принимают участие многие преподаватели. Большую помощь в хранении и комплектовании приборов, под-
готовке их к работе на занятиях, обеспечении занятий методическими материалами, подготовке научных публикаций преподавателям оказывают зав. лабораториями С.В. Васильева, инженеры-лаборанты М.М. Позднякова, Г.П. Лукина, Т.В. Стукалина, владеющие техникой проведения научного эксперимента и компьютерной грамотностью.
Основные научные публикации по тематике исследований:
1. Федоров В.А., Тялин Ю.И., Тялина В.А. Дислокационные механизмы разрушения двойникующихся материалов. М.: Изд-во Машиностроение-1, 2004. 336 с.
2. Федоров В.А., Карыев Л.Г. Влияние исходной дислокационной структуры на зарождение трещин в кристаллах LiF при микроиндентировании // Кристаллография. 1990. Т. 35. Вып. 4. С. 1020-1022.
3. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Иванов В.П. Залечивание трещин в щелочногалоидных кристаллах ионным током // Кристаллография. 1995. Т. 40. № 1. С. 117-121.
4. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Иванов В.П., Ни-колюкин А.М. Поведение поверхностей скола щелочногалоидных кристаллов в электрическом поле при одновременном воздействии // ФТТ. 1996. Т. 38. № 2.
5. Feodorov V.A., Kariev L.G., Meksichev O.A. Structure and morphology of surfaces of alkaili-halide under heating in an electrical field // Nondestructive testing and computer simulations in science and engineering. St. Petersburg, 1998. G3A.
6. Feodorov V.A., Kariev L.G., Meksichev O.A. Structure and morphology of surfaces of alkihalide under heating in an electrical field // Proc. of SPIE. 1998. V. 3687. P. 377-378.
7. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Иванов В.П. Влияние одновременного воздействия теплового и электрических полей на залечивание трещин скола в щелочногалоидных кристаллах // Физика и химия обработки материалов. 1998. № 5. С. 64-68.
8. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Ушаков И.В. О взаимодействии исходной и лазерно-индуцированной трещин в оптически прозрачных ионных кристаллах // Физика и химия обработки материалов. 1999. Вып. 4. С. 16-20.
9. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Тялин Ю.И. Залечивание трещин, остановившихся при несимметричном сколе в щелочногалоидных кристаллах и кальците // ФТТ. 2000. Т. 42. № 4. С. 685-687.
10. Тялин Ю.И., Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Куранова В. А. Аналитическая оценка распределения дислокаций в вершине остановившихся трещин // ФТТ. 2000. Т. 42. № 7. С. 1253-1255.
11. Feodorov V.A., Plushnikova T.N., Tyalin Yu.I. Behaviour of dislocations at the tip of cleavage cracks exposured to the external factors // ICSMA -12, Fundamental Aspects of the Strength of Crystalline Materials, Asilomar. California, U.S.A., 2000. August 27 - September 1. Abstract. Р. Th 4:50.
12. Федоров В.А., Ушаков И.В. Влияние отжига на изменение характера деформирования и разрушения металлического стекла при локальном нагружении // ЖТФ. 2001. Т. 71. № 6. С. 28-31.
13. Feodorov V.A., Plushnikova T.N., Tyalin Yu.I., Chivanov A.V. Healing of microcracks in alkali-halide
under influence X-ray // Proc. of SPIE. 2002. V. 5127. Р. 252-254.
14. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Глушков А.Н. Об упругом деформировании индентируемой поверхности щелочно-галоидных кристаллов // Журнал технической физики. 2002. Т. 72. Вып. 7. С. 72-74.
15. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Мексичев О.А. Аккумуляция электрического заряда у поверхности ионных кристаллов при нагреве в электрическом поле // Физика и химия обработки материалов. 2002. № 5. С. 87-89.
16. Feodorov V.A., Karyev L.G., Meksichev O.A. Response of cleavage surface of alkali-halide on complex action of heat and electric field // EPS-12: General Conference «Trends in Physics». 26-30 August 2002. Budapest: Poster Session 2, 2002. P. 35-36.
17. Plushnikova T.N., Chivanov A.V., Chemerkina M.V. Behaviour of dislocations at the cracks tip cleavage from exposure to the electromagnetic radiation // EPS-12: General Conference «Trends in Physics», 26-30 August
2002. Budapest: Poster Session 2, 2002. Р. 67.
18. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Мексичев О.А. Поведение поверхности скола щелочногалоидных кристаллов при нагреве в электрическом поле // Физика и химия обработки материалов. 2003. № 3. С. 77-80.
19. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Глушков А.Н. Деформация и растрескивание ионных кристаллов при микроиндентировании // Известия РАН. Серия физическая. 2003. Т. 67. № 6. С. 887-891.
20. Feodorov V.A., Meksichev O.A., Karyev L.G. Ste-relukhin A.A. Generation of the amorphous - crystaline phase on surface of alkali-halide crystals by thermoelectric effect // Single Crystal Growth and Heat & Mass Transfer: 5-я Международная конф. ICSC Obninsk, 2003. V. 2. Р. 503-510.
21. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Чиванов
А.В., Поликарпов В.М., Попов В.Ф. Стимулирование залечивания микротрещин в ионных кристаллах воздействием малых доз рентгеновского излучения // Известия РАН. Серия физическая. 2003. Т. 67. № 6. С. 857-859.
22. Feodorov V.A., Ushakov I.V., Permyakova I.E. Determination of plasticity of thermally treated metallic glass by U-method and microindentation // Proc. of SPIE.
2003. V. 5127. Р. 246-251.
23. Feodorov V.A., Plushnikova T.N., Chivanov A.V., Chemerkina M.V., Tjalin Yu.I. Methods of estimate of quality healing of microcracks in alcali-halide crystals // Book of abstracts. Thirteenth International Conference on the Strength of Materials. Fundamental Aspects of the Deformation and Fracture of Materials. 25-30 August 2003. Budapest, 2003. Р. 348.
24. Feodorov V.A., Plushnikova T.N., Chivanov A.V., Chemerkina M.V. Analitical estimation of interaction forces of tessellated charged planes depending on their relative arrangement // Proc. of SPIE. 2003. V. 5400. P. 258-260.
25. Тялин Ю.И., Тялина В.А., Федоров В.А., Че-меркина М.В., Бутягин А.А. Залечивание трещин в щелочно-галоидных кристаллах // ФТТ. 2004. Т. 46. Вып. 9. С. 1614-1617.
26. Федоров В.А., Тялин Ю.И., Тялина В.А., Плужникова Т.Н., Чемеркина М.В. О зарождении трещин на границе свободного упругого двойника в каль-
ците // Известия РАН. Серия физическая. 2004. Т. б8. № 10. С. 1484-1487.
27. Feodorov V.A., Plushnikova T.N., Tjalin Yu.I., Chivanov A.V., Chemerkina M.V., Kirillov R.A. Mechanism of healing microcracks in alkali-halide crystals // Proceeding of SPIE. 2005. V. б253. P. 62530K1-62530K4.
28. Feodorov V.A., Plushnikova T.N., Chivanov A.V., Chemerkina M.V., Kirillov R.A. Influence of small dozes ultra-violet radiation on motion of dislocation in alkali-halide crystals // Journal of Guangdong non-ferrous metals.
2005. V. 15. № 2, 3. Р. 147-148.
29. Федоров В.А., Пермякова И.Е., Ушаков И.В. Влияние термической обработки на механические свойства металлического стекла на основе кобальта // Деформация и разрушение материалов. 2005. № 2.
С. 3б-39.
30. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Стерелюхин А.А., Мексичев О.А. Изменения поверхности щелочногалоидных кристаллов под действием электрического поля при нагреве // Материаловедение. 2005. № б (99).
С. 40-42.
31. Федоров В.А., Ушаков И.В., Пермякова И.Е. Особенности деформирования и разрушения лент термически обработанного металлического стекла системы Co-Fe-Cr-Si при микроиндентировании // Известия РАН. Серия физическая. 2005. Т. б9. № 9. С. 13б9-1373.
32. Глезер А.М., Пермякова И.Е, Федоров В.А. Трещиностойкость и пластичность аморфных сплавов при микроиндентировании // Известия РАН. Серия физическая. 200б. Т. 9. С. 139б-1400.
33. Feodorov V.A., Plushnikova T.N., Chivanov A.V., Chemerkina M.V., Kirillov R.A. Influence of electromagnetic radiation on movement of dislocation in ionic crystals // Proc. of SPIE. 200б. V. б597. Р. 65970V.
34. Яковлев А.В., Капустин А.Н., Федоров В.А. Влияние теплового и лазерного воздействий на механические свойства аморфных металлических сплавов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2007. Т. 4. № 1. С. 66-71.
35. Капустин А.Н., Федоров В.А., Яковлев А.В. Действие нагрева и лазерного излучения на эволюцию механических свойств металлических стекол // Перспективные материалы. 2007. Т. 2. С. 333-337.
36. Федоров В.А., Плужников С.Н., Плужникова Т.Н., Кириллов А.М. Влияние температуры и скорости нагружения на количественные характеристики сопутствующего двойникования в поликристалле
Fe+3,25%Si // Деформация и разрушение материалов. 2007. № 7.
С. 13-16.
37. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Кириллов Р.А., Чемеркина М.В. Влияние электромагнитного излучения ультрафиолетового диапазона на движение дислокаций в ионных кристаллах // Перспективные материалы. 2007. Т. 1. С. 292-296.
38. Glezer A.M., Permyakova I.E., Feodorov V.A. Mechanical behavior of metallic glasses at the viscous-brittle transition // Proc. of SPIE. 2007. V. 6597. P. OK-14-OK-17.
39. Федоров В.А., Яковлев А.В., Капустин А.Н. Влияние отжига на кинетику процессов охрупчивания аморфных сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 2008. № 8. С. 39-41.
40. Федоров В.А., Плужникова Т.Н., Чемеркина М.В., Чиванов А.В., Кириллов Р.А. Изменение пластических свойств ионных кристаллов под действием ультрафиолетового излучения // Известия РАН. Серия физическая. 2008. Т. 72. № 9. С. 1330-1334.
41. Стерелюхин А.И. Экран Умова // Физика в школе. 1982. № 1. С. 83.
42. Стерелюхин А.И. Приведение в действие вибратора для волновой ванны // Физика в школе. 1983. № 3. С. 72.
43. Стерелюхин А.И. Гибкий световод // Физика в школе. 1986. № 1. С. 88.
44. Стерелюхин А.И. Модель опыта Резерфорда // Физика в школе. 1988. № 2. С. 44.
45. Стерелюхин А.И. Моделирование строения вещества и характер движения молекул в твердом теле, жидкости и газе // Физика в школе. 1988. № 5. С. 66.
46. Стерелюхин А.И. Изготовление парафиновых пластин для прибора Тиндаля // Физика в школе. 1989. № 6. С. 148.
47. Стерелюхин А. И. О границах применения закона сохранения импульса // Физика в школе. № 4. 1991. С. 70.
48. Стерелюхин А. И. Наконечники для стеклянной трубки // Физика в школе. 1990. № 3. С. 18.
49. Стерелюхин А.И. Об одной особенности трубчатого динамометра // Физика в школе. 1994. №4. С. 56.
50. Стерелюхин А.И. Модель для демонстрации полярного диэлектрика // Физика в школе. № 5. 1994.
С. 79.
51. Стерелюхин А.И. Об улучшении видимости демонстрации газовых законов // Физика в школе. 1995. № 5. С. 76.
52. Стерелюхин А.И. Демонстрация с моделями кристаллов. Учебный эксперимент по молекулярной физике и теплоте // Физика в школе. Вып. 6. С. 54-56.
53. Стерелюхин А.И. К демонстрации точки Кюри для ферромагнетиков // Физика в школе. 2001. № 6.
54. Стерелюхин А.И., Макарова Л.Н., Федоров
В. А. Методологические знания учащихся. Проблемы дифференциации, структурирования и систематизации // Гаудеамус. 2003. №1 (3). С. 125-134.
55. Стерелюхин А.И., Старцева Н.И., Федоров В.А. Природные материалы - объект физического исследования. Тамбов: Издат. дом ТГУ им. Г.Р. Державина,
2006.
56. Стерелюхин А.И., Макарова Л.Н., Федоров В.А. Подготовка преподавателей естественнонаучных дисциплин к формированию методологических знаний учащихся: учеб.-метод. пособие для студентов ин-та естествознания. Тамбов: Издат. дом ТГУ им. Г.Р. Державина, 2008. 93 с.
57. Черняновская М.М., Черняновский В.И. О систематизации и обобщении знаний по физике // IV Державинские чтения. Математика. Физика. Информатика. Информационные системы. Материалы научной конференции преподавателей и аспирантов. Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина, 1999.
58. Черняновская М.М., Позднякова М.М. Учебнометодическое пособие. Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г. Р. Державина, 2001.
59. Черняновская М.М., Черняновский В.И. Уров-невые контрольные работы по физике (7-9 кл.). Тамбов: Изд-во ТОИПКРО, 1999.
60. Черняновская М.М., Черняновский В.И. Физи- средней и высшей школе: тез. докл. Междунар. конф. /
ческая картина мира. Тамбов: Изд-во ТОИПКРО, 1996. Рязан. гос. пед. ун-т им. С.А. Есенина. Рязань, 2002.
61. Черняновская М.М. Методологический анализ С. 137-138.
курса физики // Проблемы физического образования в
УДК 539.3
ВЛИЯНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И НАГРЕВА НА ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТЕКОЛ
© В.А. Федоров, А.Н. Капустин, А.В. Яковлев, Т.Н. Плужникова
Ключевые слова: металлическое стекло; отжиг; лазерное воздействие; микротвердость; свойства; разрушение; деформационный рельеф; модуль Юнга.
Исследовано изменение механических свойств металлических стекол при нагреве и воздействии излучения лазера (X = 1,064 мкм). Установлены интервалы температур и времени воздействия, приводящие к охрупчиванию. Установлены морфологические особенности воздействия лазерного излучения на поверхности тонких лент металлических стекол.
ВВЕДЕНИЕ
Аморфное состояние твердого тела - наименее изученная область современного структурного материаловедения. Его можно определить как состояние, атомная структура которого не имеет корреляций на больших расстояниях, но сохраняет их на нескольких координационных сферах. Вопросы эволюции структуры МС относятся к ряду наиболее значимых проблем физики сильно неупорядоченных систем. Характер процессов, протекающих при переходе из исходного неравновесного аморфного состояния в равновесное кристаллическое, зависит от большого числа как внешних, так и внутренних параметров [1]. В зависимости от условий термообработки и внутренних параметров системы характер изменения структуры аморфных сплавов может сильно различаться, а термообработка будет приводить к образованию существенно различных структурных состояний. Главная трудность заключается в способе описания структуры аморфного состояния [2]. Это связано с отсутствием трансляционных элементов симметрии и понятия об элементарной ячейке. В совокупности с малой эффективностью методов, основанных на взаимодействии твердого тела с электромагнитным излучением различных длин волн (нейтроны, рентгеновские лучи, электроны), исследователь лишается привычных кристаллографических терминов и понятий. Перспективным является расширение арсенала методов исследования механических свойств металлических стекол (МС).
Цель работы: исследование механических характеристик МС: 1) после отжига в стабилизирующих пластинах при различных температурах; 2) в зонах воздействия лазерного излучения; 3) в зонах микроинденти-рования; 4) при одноосном растяжении после термообработки.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И МАТЕРИАЛЫ
Исследования проводили на МС на основе Со (Со-Ее-Мп-БьВ-М, Со-80%) - № 1, (Со-Ее-Мп-БьВ-М, Со-72%) - № 2 и (Со-Ее-Сг-Б1, Со-75,4%) - № 3, полученных методом спиннингования. Толщина лент 20, 20 и 30 мкм соответственно. Объектами исследования служили образцы размером 3,5x15 мм, 3,5x20 мм, 3,5x90 мм (для исследования пластичности, микротвердости и прочности) в случае первого сплава, 3,5x15 мм - второго, 6x20 мм - третьего.
Перед испытанием образцы подвергали изохронному отжигу в печи при заданных температурах с выдержкой 1-20 мин. Время отмечалось с момента размещения образцов на керамической подложке или в области между пластинами. Отжиг в печи на керамической подложке сопровождается перепадами температуры, связанными с загрузкой и выгрузкой образцов. В связи с этим была предложена методика отжига ленточных образцов МС между стабилизирующими пластинами с большой теплоемкостью. Заданная температура между пластинами практически не изменяется при загрузке образцов, вследствие чего оптимизируется режим отжига [3].
Время выхода на режим отжига в стабилизирующих пластинах значительно меньше, чем на керамической подложке, что в большей степени соответствует времени отжига при заданной температуре.
Затем методом на изгиб [4] исследовался характер изменения пластичности МС в зависимости от температуры отжига. Меру пластичности оценивали из выражения: е = к /(Б — И) , где к - толщина ленты, Б -расстояние между параллельными пластинами, при котором изогнутый образец разрушался. При сохранении пластичности, ее степень тем выше, чем меньше значение Б. Помимо этого, имеет значение, какая поверхность ленты (прилегающая к закалочному диску или свободная) будет находиться в растянутой области
