ЭФФЕКТЫ НАУКИ О ТРЕНИИ

— Разумеется, отец, в сорок лет возглавивший завод, а потом производственное объединение, ставшее не только флагманом химического машиностроения Советского Союза, но и крупнейшим в Европе, всегда был связан с большой наукой. Один из отзывов на его докторскую диссертацию написал тогдашний президент АН СССР академик А.П. Александров, причем написал «вживую» — от руки — в таком виде отзыв и поступил в ВАК. Как известно, Александров занимался атомным проектом, был соратником И.В. Курчатова, а развитие химического и атомного машиностроения играло в этом проекте важнейшую роль. Конечно, я вырос в соответствующей атмосфере, но отец никогда не диктовал, чем заниматься ни мне, ни моему старшему брату Александру, доктору наук и профессору в области экономики. Пожалуй, главное, чем отец конкретно помог в моем профессиональном становлении — познакомил с Владиленом Филипповичем Уховым, моим первым научным руководителем, замечательным специалистом в области физической химии, на всю жизнь определившим тематику моих занятий: модифицирующие, упрочняющие поверхности металлов технологии, прежде всего с помощью лазеров.

А перед этим я окончил механико-машиностро-ительный факультет Уральского политехнического института, ныне УрФУ, три года был ленинским стипендиатом, возглавлял факультетскую комсомольскую организацию, был комиссаром стройотряда «Пламя», сочинял стройотрядовские песни, которые до сих пор поются. Кстати, первое мое приобщение к академической науке состоялось именно по комсомольской линии, когда на четвертом курсе мне поручили подготовить речь по выдвижению академика С.В. Вонсовского, возглавлявшего Уральский филиал АН СССР, в депутаты Верховного совета РСФСР. А после окончания УПИ по приглашению В.Ф. Ухова я пришел в Отдел комплексных проблем машиностроения Института металлургии УНЦ АН СССР, где окончил аспирантуру — уже под руководством легендарного главного конструктора прокатного производства Уралмаша члена-корреспондента АН СССР Г.Л. Химича. При этом исследования, связанные с повышением износостойкости сплавов, в том числе с помощью лазерного упрочнения, я проводил в Институте физики металлов, в лаборатории выдающегося металловеда Вадима Михайловича Счастливцева, куда в 1986 г. официально перешел работать. И конечно, огромную благодарность я навсегда сохраню к моему самому близкому наставнику, сыгравшему важнейшую роль в моем профессиональном и человеческом становлении Льву Георгиевичу Коршунову, доктору технических наук, крупному специалисту в области трения и износа металлических материалов.

Вообще же об учителях, наставниках, предшественниках надо говорить, начиная с первых лет развития академической науки на Урале — тридцатых годов прошлого века, с основоположника уральской школы металловедения С.М. Штейнберга, первого из уральских ученых члена-корреспондента АН СССР и одного из директоров Физико-технического института — предшественника ИФМ. Его преемником стал В.Д. Садовский, в 1968 году избранный членом-корреспондентом, в 1970-м — академиком, за огромные заслуги в теории и практике металлургии получивший звание Героя Социалистического труда. С ним мне выпала удача трудиться рядом и общаться целых восемь лет, и об этом есть строчки в сложенном мной «Гимне металловедов». Песню эту очень любил академик Счастливцев, сменивший Садовского на посту заведующего лабораторией, с которым мы тесно работали с 1984 г. Виссарион Дмитриевич Садовский создал в институте отдел материаловедения, который позже возглавляли В.М. Счастливцев и крупнейший специалист по фазовым и структурным превращениям в металлах и сплавах при экстремальных внешних воздействиях член-корреспондент РАН Виктор Владимирович Сагарадзе. А его на этом посту довелось сменить уже мне после возвращения в ИФМ в 2014-м. Предыдущие 14 лет были отданы работе в Институте машиноведения УрО РАН, куда меня пригласил заведующим лабораторией конструкционного материаловедения тогдашний директор Э.С. Горкунов. Совместно с академиком Эдуардом Степановичем Горкуновым было развито новое направление в области неразрушающего контроля износостойкости металлических сплавов и качества поверхностных упрочняющих обработок.

Таков круг моих учителей и наставников, которым я посвятил стихотворение:

— Трение наряду с гравитацией — один из важнейших процессов, определяющих жизнедеятельность на Земле. Как пел Владимир Высоцкий в «Песне об обиженном времени», «все на свете портится от трения». Значительная доля вырабатываемой энергии тратится на преодоление трения, в частности, примерно треть расхода топлива в автомобилях, а около 80 % механизмов приходит в негодность по причине изнашивания. Удивительно, но основополагающий вклад в осмысление и эффективное использование явления трения внес гениальный художник и величайший инженер эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, что стало особенно очевидно после сенсационной находки в 1960-х гг в Национальной библиотеке Мадрида двух его неопубликованных рукописей, названных «Мадридский кодекс». На основе опытов Леонардо открыл основные законы трения, заложив основы науки трибологии (по латыни трение называется tribos), впервые ввел в инженерный обиход понятие коэффициента трения, предложил антифрикционную бронзу, разработал различные подшипники, редукторы, сложнейшую глобоидную зубчатую передачу.

Так сложилось, что основная часть моей научной деятельности направлена либо на минимизацию потерь на трение, либо на его использование в технологических процессах. Что касается основных последних достижений по снижению износа и коэффициента трения (до 0,03 без подачи смазки), первое из них — короткоимпульсные лазерные технологии получения керамических покрытий и легированных слоев с уникальными триботехническими характеристиками вплоть до реализации нового эффекта безызносности, основанного на устранении адгезии (способности поверхностей сцепляться — ред.). Второе — формирование износостойких композиционных покрытий на стенках кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) с последующей термической обработкой, позволяющей дополнительно повысить теплостойкость и износостойкость покрытий.

— Наверное, но такие кристаллизаторы играют ключевую роль в металлургических агрегатах для разливки стали, то есть в металлургии в целом, и долгое время они практически полностью закупались за рубежом. Наша же технология, разработанная совместно с уральским предприятием АО «НПП «Машпром», получила широкое применение, и сегодня доля отечественных слябовых кристаллизаторов на российских металлургических комбинатах увеличилась с 3 % в 2012 году до 60 % к 2024-му, с кратным повышением стойкости стенок и качества получаемых заготовок. Таким образом, когда западные производители этой продукции из Германии, Италии, Японии ушли с нашего рынка в 2022-м, это не привело к серьезным проблемам в сталелитейном производстве. В 2023 году на промышленной выставке «Иннопром» в Екатеринбурге с этой технологией ознакомился премьер-министр РФ М.В. Мишустин, назвав ее «очень важным проектом». Сейчас мы решаем проблему восстановления изношенных медных плит-кристаллизаторов, прежде отправлявшихся в металлолом, методом сварки трением с перемешиванием, результаты были представлены уже на «Иннопроме-2025» в нынешнем июле. В итоге соединение новых технологий должно полностью исключить потребность в импорте, ведь восстановленных плит с нанесенными износостойкими покрытиями нам хватит еще на десятки лет.

В способе сварки трением с перемешиванием трение используется в качестве «инструмента» для нагрева и перемешивания материала в твердом, но уже пластифицированном состоянии. Другое направление применения трения получило развитие в наших оригинальных научных и технологических разработках, среди которых — наноструктурирующая фрикционная обработка скользящими иденторами (фрикционный — действующий посредством сил трения; индентор — твердый инструмент, вдавливливающийся в материал — ред.), промышленная технология наноструктурирующего выглаживания (совместно с курганским машиностроительным предприятием ООО «Предприятие «СЕНСОР»), ультразвуковая ударно-фрикционная обработка, наноструктурирующие комбинированные деформационно-химико-термические обработки. Предложенные новые подходы основаны на том, что в самой природе трения заложено важнейшее условие деформационного наноструктурирования — создание напряженного состояния, реализуемого при сдвиге под высоким давлением. Такие технологии позволяют повысить твердость, износостойкость и теплостойкость, а также коррозионную стойкость поверхностных слоев металлических материалов и одновременно улучшить качество их поверхности, уменьшить ее шероховатость. Это касается практически любых сплавов, включая высокопрочные и труднодеформируемые термоупрочненные стали или хромоникелевые лазерные наплавки. Модифицированием поверхностного слоя мы главным образом и занимаемся, поскольку именно с поверхности начинаются и развиваются основные виды разрушения инструментов, деталей и механизмов в технике. Наши разработки в области трения и изнашивания мы представляли на заседаниях межведомственного научного совета по трибологии, созданного в 1960-е годы по инициативе академика С.П. Королева и руководимого ныне академиком И.Г. Горячевой (в этом совете я возглавляю секцию триботехнических материалов и триботехнологий).

Кроме того, думая о подготовке нового поколения специалистов в нашем деле, более пятнадцати лет в Институте новых материалов и технологий УрФУ читаю курсы лекций по дисциплинам «Наноматериалы и нанотехнологии», «Лазерная термическая обработка сплавов», «Лазерное модифицирование поверхности» и надеюсь, что смена у нас будет достойная. Практически все молодые сотрудники, которых я пригласил работать со мной в институтах физики металлов и машиноведения, прослушали эти лекции. Некоторые защитили кандидатские диссертации и достигли значимых успехов. Так, Н.Н. Соболева заслужила целый ряд молодежных стипендий и наград, включая медаль РАН для молодых ученых, руководит грантами РНФ, учится в докторантуре.

— Подразделения, находящиеся под научно-методическим руководством Уральского отделения РАН, расположены не только в уральском географическом регионе — это огромная наукоемкая территория, раскинувшаяся «от Оренбурга и до Северных морей» (строчка из моей песни «Урал научный»). В последние годы руководство УрО во главе с председателем академиком В.Н. Руденко поставило задачу охватить вниманием всю территорию, что было непросто, но удалось. В результате появилась впечатляющая уточненная карта Отделения, дополнительно включающая единственный город Ненецкого автономного округа Нарьян-Мар и даже архипелаги Новая Земля и Земля Франца-Иосифа с самым западным в России арктическим островом Виктория. Спектр исследований, ведущихся на этой территории, очень широк и включает все важнейшие фундаментальные и прикладные направления, в том числе критически важные для конкретных регионов. И все же лицо Урала, «опорного края державы», традиционно определяют металлургия, машиностроение, предприятия оборонного, атомного комплекса и их научное сопровождение. В декабре 2023 года я делал доклад на общем собрании РАН о достижениях отечественной науки в обеспечении технологического суверенитета страны в металлургии и машиностроении с акцентом именно на «уральские» результаты, о чем «НУ» уже сообщала читателям. На основе материалов этого доклада в третьем номере 2024 года журнала «Вестник РАН» вышла наша совместная с академиками А.А. Иноземцевым и В.В. Дегтярем, а также другими соавторами статья, где содержится вывод: «Перспективные базовые наукоемкие технологии невозможно купить, их можно только создать и развивать». Фактически это предложенный и хорошо принятый коллегами девиз обеспечения технологического суверенитета РФ — главный приоритет, на который все мы работаем.

— Творчество, личность Николая Константиновича Рериха всегда привлекали людей самых разных профессий, взглядов, конфессий, и я уверен, что внимание к нему должно расти – ведь это фигура планетарного масштаба. Не случайно в нашей конференции, организованной Уральским и Сибирским отделениями РАН, участвовали десятки ученых разных специализаций из 20 субъектов РФ, Китая, Белоруссии, Узбекистана, она получила большой резонанс (публикации о ней см. газета «Поиск» от 17 августа и 1 сентября 2024 г. — ред.). Рерих был не только крупнейшим художником, путешественником, но и великим философом, мыслителем, горячо любившим Россию, страстно защищавшим ее от клеветы и нападок с Запада. В его огромном наследии есть короткое, но удивительно емкое эссе 1940 года с ярким названием «Не замай!», где он пишет: «Сколько новых, незаслуженных оскорблений вынес народ русский! Даже самые, казалось бы, понятные и законные его действия зло толковались. То, что в отношении других стран деликатно умалчивалось, то вызывало яростные нападки иноземного печатного слова. При этом потрясающе было видеть неслыханное вранье, которое никогда не было опровергнуто…. Останется также и то, что победы русские были исключены на Западе из исторических начертаний…. Но не помогло обидчикам русского народа все это кусательство. Всякий, кто ополчится на народ русский, почувствует это на хребте своем». Сегодня это звучит более чем актуально. Николай Константинович пророчески предвидел азиатский вектор развития страны через Урал и Сибирь, упорно искал конкретные пути этого развития, и его пророчество очевидно сбывается.

Мне — технарю — впервые довелось участвовать в подобной конференции не только в качестве одного из организаторов, но и с докладом «Русский дух несгибаем. Урал — ворота в Азию», и я проникся огромным уважением к представителям гуманитарных наук, географам, экологам из многих регионов России от Санкт-Петербурга до Владивостока и зарубежных стран.

В прошедшем году инициативу Уральского отделения по проведению юбилейной «рериховской» академической конференции поддержало Сибирское отделение, что абсолютно естественно, ведь Алтай входит в зону научной ответственности СО РАН, да и одни из первых выставок работ Н.К. Рериха в стране прошли в конце 1950-х в зарождавшемся Новосибирском Академгородке. В году нынешнем уже Уральское отделение примет эстафету от Сибирского отделения по экспозиции выставки «Вселенная Мастера», подготовленной к 150-летию со дня рождения художника. С марта 2024 года выставка экспонировалась в Российском центре науки и культуры в столице Индии Нью-Дели, в столице индийского штата Химачал Прадеш городе Шимле, на родине художника в Санкт-Петербурге, во Владивостоке, а с марта 2025 года по настоящее время представлена в Выставочном центре СО РАН в Новосибирске. Планируем переезд выставки в Екатеринбург в октябре, а ее размещение – в новом здании администрации Академического района, с которой Уральское отделение связывает крепкое сотрудничество. Уверен, что выставка и культурная программа, которая будет сопровождать ее открытие и проведение, вызовут большой интерес и послужат духовному развитию жителей и гостей Академического района и всего Екатеринбурга.