Монографии

Монография посвящена исследованию физических процессов, определяющих фононный транспорт в объемных и наноразмерных монокристаллических образцах материалов кубической симметрии. В основу монографии положен цикл работ, выполненных авторами за последние шесть лет. Основное внимание уделено исследованию фокусировки фононов и её влияния на распространение фононов в кубических кристаллах, граничное рассеяние и решеточную теплопроводность объёмных материалов и наноструктур. Дано аналитическое решение задачи о кнудсеновском течении фононного газа в образцах конечной длины с круглым, квадратным и прямоугольным сечениями. Исследован фононный транспорт в наноструктурах с различным типом анизотропии упругой энергии при низких температурах, когда доминирующим механизмом релаксации является диффузное рассеяние фононов на границах. Рассмотрено влияние фокусировки фононов на зависимости длин свободного пробега фононов от геометрических параметров наноструктур для различных направлений теплового потока и ориентаций плоскостей пленок относительно осей кристалла. Определены ориентации плоскостей пленок и направления потока тепла, обеспечивающие максимальный или минимальный теплоотвод от элементов полупроводниковых микросхем. Рассчитаны температурные зависимости теплопроводности кремниевых нанопроводов и тонких пленок в рамках трехмодовой модели Каллавея.

Монография адресована научным работникам - специалистам в области физики конденсированного состояния вещества, а также аспирантам, преподавателям и студентам физических и технических вузов.

Книга посвящена актуальным вопросам создания имплантов для замещения костной ткани. Представлены оригинальные авторские разработки изготовления пористой титановой основы имплантов и модификации её поверхности биосовметимыми алмазоподобными плёнками. Систематизированы и в доступной форме изложены основные результаты изучения биосовместимости имплантов in vitro и in vivo. Исследован процесс их остеоинтеграции, определены общие закономерности и отличия в остеоинтеграции титановых имплантов и титановых имплантов с алмазоподобными плёнками. Монография включает главу, посвящённую материалам для остеопластики, некоторым аспектам взаимодействия материальной поверхности с живыми тканями и современным представлениям об остеогенезе. Книга рассчитана на широкий круг специалистов, занимающихся вопросами разработки, исследования и применения материалов для инженерии костной ткани, включая физиков, химиков, биологов, травматологов-ортопедов, челюстно-лицевых хирургов и ортопедов-стоматологов.

Проанализированы основные причины повреждения оборудования, используемого при освоении Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения. Выявлены факторы, оказывающие негативное влияние на работоспособность стальных конструкций, эксплуатация которых сопровождается контактом с агрессивной средой, содержащей до 6% сероводорода. Описаны механизм сероводородной коррозии и воздействие наводороживания на трубные стали под нагрузкой, показана идентичность протекания сероводородного растрескивания и сероводородного расслоения. Рассмотрены характерные повреждения оборудования по технологической цепочке от объектов добычи сырья до объектов подачи готовой продукции потребителю. Обсуждены причины отказов промыслового оборудования и соединительных трубопроводов, эксплуатация которых проходит в особо неблагоприятных условиях. Изложены результаты изучения структуры наиболее типичных дефектов стальных конструкций Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения, полученные с привлечением современных методов физического металловедения.
Книга предназначена для инженерно-технических работников газотранспортных предприятий и научных работников, специализирующихся в области металловедения и неразрушающего контроля трубных сталей.

Книга знакомит с научной и производственной деятельностью известного учёного, одного из создателей уральской школы металловедения академика Виссариона Дмитриевича Садовского. Подробно рассмотрен вклад учёного в современное металловедение, дана характеристика его трудов. Воссоздаётся атмосфера, в которой работал коллектив лаборатории физического металловедения Института физики металлов УрО РАН, возглавляемый В.Д.Садовским. Отдельные главы знакомят с избранными статьями, интервью, архивными материалами. Приведены списки кандидатских и докторских диссертаций, выполненных в лаборатории физического металловедения Институт физики металлов за период более шести десятилетий.

Монография содержит достаточно полное и замкнутое изложение современного состояния теории квазиодномерных магнитных солитонов. Кроме традиционного описания нелинейной динамики магнетиков с помощью уравнений Ландау-Лифшица излагается метод феноменологических лагранжиановых спиновых волн Андреева-Волкова-Марченко-Желтухина, основанные на концепции спонтанного нарушения симметрии группы обменных взаимодействий. Обсуждается включение в феноменологические лагранжианы релятивиствских, магнитостатических, магнитоупругих взаимодействий и процессов релаксации. Применяются наиболее эффективные из современных способов интегрирования нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных – метод обратной задачи рассеяния и метод «одевания». Они подробно объясняются при построении солитонных решений основных моделей магнетизма: уравнений Ландау-Лифшица для изотропного ферромагнетика, ферромагнетиков с квадратичной по намагниченности энергией магнитной анизотропии, изотропного двухподрешёточного ферримагнетика, а также киральных моделей для многоподрешёточных магнетиков. На примере анализа слаболинейной динамики обменно-магнитостатических волн в ферро- и антиферромагнитных пластинах и магнитоупругих возбуждений в ферромагнетике изложена техника редуктивной теории возмущений, которая позволяет корректно свести исходные сложные динамические уравнения реальной системы к более простым нелинейным моделям, допускающим точные решения. Обсуждение конкретных задач сопровождается всеми деталями вычислений и универсальных методических приёмов, полным анализом внутренней структуры и свойств различных солитонов. Это делает книгу полезной как для квалифицированных научных работников - физиков-теоретиков и специалистов, интересующихся проблемами физики магнитных явлений, так и для студентов старших курсов университетов.

Нелинейные волны, солитоны и локализованные структуры в магнетиках. Т.2. Топологические солитоны, двумерные и трёхмерные «узоры»
 

Монография содержит изложение теории дву- и трёхмерных солитонов и локализованных структур в магнитных средах. Прямые методы интегрирования, а именно специальные подстановки, метод Хироты, преобразования Бэклунда, процедура «одевания» используются для построения и анализа пространственно неодномерных решений типичных моделей ферро- и антиферромагнетиков. С их помощью аналитически описаны вихревые солитоны и решётки из солитонных вихрей на фоне не только однородного основного состояния магнитной среды, но и полосовой доменной структуры или нелинейной спиновой волны. Исследованы кольцевые волны в магнетиках, спиральные мезоструктры обменного происхождения, солитонные состояния вблизи магнитных дисклинаций, проявляющие макроскопическое квантование энергии. Для решения нелинейных краевых задач, связанных с вычислением полей топологических дефектов, предложены специальные варианты спектрального преобразования, новые приёмы интегрирования нелинейных уравнений, основанные на методах дифференциальной геометрии. В рамках рассматриваемых моделей это позволило найти решения, описывающие «мишени» из кольцевых доменов, спиральные диполи, состоящие из отрезков доменных границ со спиральным закручиванием вблизи концов, струнные конфигурации из отрезков доменных стенок, в том числе на фоне полосовой доменной структуры, трёхмерные дефекты типа нитевидных геликоидально-вихревых структур и т.д. Изложены результаты численного моделирования трёхмерных солитонов в легкоосном ферромагнетике с ненулевым инвариантом Хопфа и конечной энергией, внутренняя структура которых представляет собой зацепления вихревых колец. Решение конкретных задач сопровождается обсуждением универсальных методических приёмов, полным анализом внутренней структуры различных нелинейных возбуждений и структур. Это делает книгу полезной как для квалифицированных научных работников – физиков-теоретиков и специалистов, интересующихся проблемами физики магнитных явлений, так и для студентов старших курсов университетов.

Нелинейные волны, солитоны и локализованные структуры в магнетиках. Т.1. Квазиодномерные магнитные солитоны

Книга представляет теоретические подходы к описанию магнетизма низкоразмерных систем и может служить введением в сложную и красивую физику указанных систем. Начиная с изложения классических теорий Стонера и Оверхаузера и обращая при этом внимание читателя на малоизвестные особенности применения этих теорий, авторы затем последовательно излагают вывод спин-фермионной модели, позволяющей как воспроизвести результаты известных теорий Мураты-Дониаха, Дзялошинского-Кондратенко и Мории, так и выйти за их рамки, в частности, описать влияние несоизмеримых флуктуаций за пределами теории среднего поля. Также излагаются популярные в последнее время ренормгрупповой подход, динамическая теория среднего поля и приближение динамической вершины. Книга содержит множество примеров и результатов применения указанных теорий, полученных в основном в оригинальных работах авторов. Издание может быть полезно специалистам, работающим в области физики сильнокоррелированных систем, начинающим научным сотрудникам (студентам, аспирантам), а также всем, интересующимся физикой конденсированного состояния.

На основе результатов собственных исследований и многочисленных литературных данных проанализированы: теория образования перлита; структура перлита, образующегося при различных температурах; существование твёрдорастворного упрочнения ферритной составляющей тонкопластинчатого перлита и последствия его устранения; дробление, коагуляция и сфероидизация цементита, а также полигонизация и рекристаллизация ферритной составляющей перлита. Рассмотрены изменения структуры при холодной и высокотемпературной деформации углеродистых сталей со структурой пластинчатого перлита. Приводятся данные об изменениях механических и трибологических свойств углеродистых сталей с перлитной структурой, образовавшейся при различных режимах термической обработки.
Большое внимание уделено кристаллографическим и морфологическим характеристикам цементита, а также процессам, происходящим в ферритной составляющей перлита при нагреве и дополнительной выдержке при температурах ниже эвтектоидной. Представлены экспериментальные данные о бездиффузионном образовании аустенита в сталях с перлитной структурой при скоростном лазерном нагреве.
Книга адресована специалистам в области материаловедения и физики металлов, может быть полезна студентам старших курсов и аспирантам, специализирующимся в этих областях знания.

В книге рассмотрены особенности строения биологических тканей и методы исследования их вязкоупругих свойств. Представлены механические модели препаратов миокарда как типичной биологической ткани с нелинейной зависимостью напряжения от деформации. Характерный для ткани эффект её «ужесточения» с ростом деформации описан в рамках модельных пространственных структур, составленных из линейных упругих и вязких элементов. Принятая топология моделей вцелом соответствует строению базовых структурных элементов биологических тканей. Адекватность предложенного описания подтверждена хорошим совпадением теоретически предсказанных и экспериментально полученных статических зависимостей «напряжение-деформация», кривых гистерезиса при циклическом растяжении кривых релаксации напряжения при ступенчатой деформации и кривых ползучести. Книга может быть полезна при изучении вязкоупругих характеристик биологических тканей в курсе по биомеханике и биофизике в университетах естественно-научного и медицинского профиля, а также при интерпретации биомеханических испытаний мягких тканей.

Представлены результаты экспериментального и теоретического исследования эволюции структурно-фазового состава порошковых механически легированных сталей на всех масштабных уровнях исследований – от параметра кристаллической решётки до размеров частиц и зёрен, и на всех этапах получения – от стадии измельчения до спекания и термообработки. Дано математическое описание механического легирования, приведены термодинамические расчёты формирования фаз в системах на основе железа, построены фазовые диаграммы, показано, что механическое легирование оказывает существенное влияние на формирование нитридов и азотистого аустенита в сталях, определены свойства азотистых сталей. Монография адресована научным работникам, инженерам-металлургам, математикам и физикам, специализирующимся в области материаловедения.