На протяжении 15 лет в ВИАМ Ева Александровна Лукина совершенствует методики исследований внутренней структуры материалов: ее особенностей, поведения в зависимости от тех или иных внешних и внутренних факторов – температурно-временных режимов термообработки, параметров деформации.
Награждена премией ВИАМ «За лучшую научную публикацию» как соавтор работы «Изменение фазового состава в зависимости от режимов старения и структуры полуфабрикатов сплава В-1461», Почетной грамотой и Благодарностью ФГУП «ВИАМ» за достигнутые успехи в труде и личный вклад в развитие института.
Лирик в душе и физик по жизни
Я выросла в подмосковном Троицке – академическом городке, где с детства прониклась научной атмосферой. Это во многом предопределило мою профессиональную судьбу. Моя семья в профессиональном смысле довольно разноплановая. Бабушка (которая меня, по сути, вырастила) – учитель. Она старалась дать мне классическое воспитание, где было много книг, музыки, немного искусства. Мама старалась привить любовь к прекрасному. Дед, юрист, приучал к четкому мышлению и логике. Но самое большое душевное единение я чувствовала со своим папой.
Мой папа Александр Анатольевич Лукин – физик по образованию, ученый и философ. Очень интересный и разносторонний человек, работал в Институте земного магнетизма и ионосферы. Физика была для него больше, чем наука, выраженная в формулах. Это была философия его жизни! Тем не менее, чувствуя единение с отцом, профессию я выбирала тяжело. Мне нравилось все. И даже медицина входила в круг моих интересов. А к учебе я всегда относилась ответственно. После окончания музыкальной школы были даже мысли пойти дальше получать музыкальное образование. Каких-то особых предпочтений не было. Хотя точные науки были все-таки в приоритете перед гуманитарными.
В старших классах необходимо было заняться подготовкой к вступительным экзаменам, и я все-таки остановилась на техническом направлении: пошла на курсы Московского института стали и сплавов (МИСиС), которые славились хорошей базой для успешной сдачи вступительных экзаменов по таким предметам, как физика, математика и химия. Там же я прошла курсы профориентации. Институт понравился, и я остановила свой выбор на специальности «физика металлов», кафедра рентгенографии и физики металлов МИСиС. Поначалу было, конечно, тяжело. Студенческая жизнь моя протекала в полном объеме в том советском понимании – серьезнейшее погружение в учебу, а параллельно студенческий досуг: картошка, стройотряды, практика.
Впервые на практике в Липецке я увидела настоящее металлургическое производство, сила и красота металла на различных стадиях производства завораживали. Мою родную кафедру возглавлял тогда Юрий Александрович Скаков. При его непосредственном участии была образована первая в вузах лаборатория электронной микроскопии. Физхимию нам преподавали видный советский ученый-физикохимик Александр Абрамович Жуховицкий – основоположник курса физической химии, ориентированный на подготовку специалистов в области физического материаловедения. Также курс физхимии мы осваивали под руководством Бориса Самуиловича Бокштейна. Кстати, волею судьбы уже в ВИАМ я оказалась в лаборатории, где творил выдающийся ученый Самуил Зейликович Бокштейн – отец нашего креативного преподавателя. Помню совершенно замечательные, артистичные лекции Бориса Самуиловича. Его манера излагать материал всегда прочно удерживала интерес слушателей. Теоретическую физику, в частности физику сверхпроводников, мы постигали, в том числе, под мудрым руководством академика, лауреата Нобелевской премии, ученика самого Льва Давидовича Ландау, Алексея Алексеевича Абрикосова. Преподавательский состав был очень сильный, отчасти легендарный. В общем, мне посчастливилось прикоснуться к настоящей академической атмосфере, что для меня было не только интересно, но и познавательно.
Для дипломной работы я выбрала исследование структуры молибденовых сплавов. Так, под руководством профессора Юрия Олеговича Меженного я впервые познакомилась с просвечивающей микроскопией.
Связь научных поколений не прервалась
В 1991 году я закончила институт. Это было начало трудного времени, неблагоприятного для научной работы. Немногие талантливые выпускники остались в профессии. Получилось так, что была практически прервана преемственность поколений в науке. Я благодарна судьбе и поддержке моих близких, что для меня эта связь поколений не прервалась. Я застала плеяду талантливейших ученых, училась у них, вдыхала академический дух, а теперь вижу становление и расцвет нового поколения талантливых молодых людей и это очень отрадно, и я готова делиться с ними своим опытом.
После окончания института, по совету преподавателей, я поступила на работу во Всероссийский институт легких сплавов (ВИЛС). Попала в замечательную металлофизическую лабораторию к Юрию Марковичу Вайнблату. Это был совершенно изумительный человек и ведущий специалист в области деформации алюминиевых сплавов. Считаю, что именно он меня заразил наукой как таковой. Стараюсь извлекать уроки из общения с такими людьми. Работу в ВИЛС я вспоминаю с благодарностью. Это было интереснейшее время и очаровательные люди. В рамках лаборатории структурных исследований я попала в группу просвечивающей электронной микроскопии и далее уже все свое профессиональное время посвятила этой теме. Это научный метод изучения структуры и строения объекта, который позволяет проводить исследования на уровне физических процессов, происходящих в ходе технологических операций и эксплуатации материала. В то время мы располагали вполне продвинутыми приборами, я осваивала методики, училась писать научные статьи.
После рождения моих сыновей я вернулась к работе. К сожалению, от той грандиозной лаборатории сейчас почти ничего не осталось. Но я счастлива, что застала академический кусочек советского научного времени. Тем более что я успела поступить и выучиться в аспирантуре.
В поисках возможностей профессиональной реализации я с группой коллег перешла в ВИАМ. В те годы ВИАМ был, по сути, единственным институтом, который держался на плаву. Помню, что Геннадий Андреевич Морозов, в то время начальник Испытательного Центра ВИАМ, и Михаил Борисович Бронфин, начальник лаборатории, очень тепло нас встретили, помогли освоиться на новом месте и поддерживали наши научные начинания. На наших глазах усилиями Генерального директора Евгения Николаевича Каблова Институт превратился в могучее материаловедческое предприятие, которое по масштабу решаемых задач сегодня можно отнести к мировым национальным научным центрам.
Я росла вместе с ВИАМ
В ВИАМ я пришла в 2000 году на должность старшего научного сотрудника. Здесь уже посчастливилось ближе познакомиться и поработать с замечательными людьми и учеными – Николаем Ивановичем Колобневым и Ларисой Багратовной Хохлатовой. Я знала их со времен ВИЛСа. Мы сотрудничали в рамках контрактов, посвященных работам по совершенствованию режимов термообработки высокотехнологичного свариваемого сплава 1424 системы Al-Mg-Li-Zn, разработанного для применения в сварных конструкциях фюзеляжа. В том числе и благодаря их поддержке в ВИАМ удалось образовать сильную группу просвечивающей микроскопии. Для получения оптимального комплекса свойств алюминий-литиевые сплавы различных систем, таких как Al-Mg-Li-Zn, Al-Cu-Li, подвергают многоступенчатому старению. Так как эти сплавы являются многофазными, эффективность применяемых режимов старения определяют морфология и характер выделения фаз, объемные доли фаз и их соотношения. Проконтролировать эти характеристики возможно только методом просвечивающей электронной микроскопии. Когда мы пришли в ВИАМ, к сожалению, уже не застали той группы специалистов, с которой могли бы совершенствовать и расширять возможности метода микроструктурных исследований. Оставалось изучать их опыт на основании сохранившихся отчетов и монографий. Я считаю, что мы достойно справились с задачей возрождения технической базы и совершенствования методической основы просвечивающей электронной микроскопии. В результате сформировалась сильная, дружная и интересующаяся группа специалистов, которую в дальнейшем пополнили новые ребята – вчерашние студенты, к настоящему моменту ставшие опытными специалистами.
Наши коллеги всегда отмечали важность исследований фазовых превращений при старении, поэтому мы долгие годы работаем в тесном содружестве с лабораторией алюминиевых сплавов. Следствием плотного сотрудничества является большое количество общих публикаций в научных журналах. Дальнейшая работа над совершенствованием эксплуатационных характеристик Al-Li-сплавов, в том числе в направлении повышения их термостабильности и вязкости разрушения, позволила мне в итоге защитить кандидатскую диссертацию на тему: «Фазовые превращения в Al-Li-сплавах при старении и в процессе длительных низкотемпературных нагревов». Руководителем моей диссертации стал Александр Анатольевич Алексеев, благодаря которому я выросла как методист. Опыт в физическом материаловедении я обрела благодаря Николаю Ивановичу Колобневу. Также, хоть и немного, мне удалось приобщиться к совместным исследованиям с Иосифом Наумовичем Фридляндером – королем алюминия, родоначальником алюминий-литиевых сплавов.
Я очень благодарна ВИАМ: это моя жизнь, мой дом – тут я провожу большую часть своего времени. У нас прекрасный коллектив в лаборатории. Конечно, я очень благодарна руководству, что несколько раз я была участником международных конференций. Представляла институт с докладами на известной конференции «International Conference on Aluminium Alloys», посвященной алюминиевым сплавам, где увидела выдающихся мировых ученых. А с некоторыми из них мне удалось побеседовать!
Интересная рутина
Мою работу не назовешь ежедневным прорывом. Это кропотливая деятельность – интересная рутина и ежедневные незначительные открытия. И тем более приятно, что твоя работа находит реализацию в каком-то значимом проекте.
Так, например, результаты моей диссертации, в рамках которой я работала со сплавами В-1461, 1441, 1424, оказались востребованы и внедрены в практические разработки. В частности, я участвовала в решении проблемы термостабильности сплава 1424 при воздействии солнечных нагревов, а также проблемы увеличения скорости роста трещины усталости в сплаве 1424. В ходе работы над выбором многоступенчатых режимов старения для сплава В-1461 были построены диаграммы фазовых превращений при старении, основанные на данных по фазовому составу и механических свойствах в широком температурно-временном интервале. Эти диаграммы позволили оптимизировать процесс выбора режимов старения для плит из сплава В-1461, применяемых в силовых элементах конструкции самолета. Плоды нашей совместной работы с Ларисой Багратовной Хохлатовой и Николаем Ивановичем Колобневым скоро можно будет увидеть в монографии «Тенденции развития алюминий-литиевых сплавов и технологии их обработки».
Работая в ВИАМ, невозможно останавливаться на одной задаче, надо двигаться вперед и расширять свой кругозор. Отчасти по этой причине, а также из-за того, что алюминиевые сплавы не единственные в своем роде дисперсионно упрочняемые, я занимаюсь также исследованием фазовых превращений при термообработке титановых сплавов. С физической точки зрения, ?+?-, псевдо-a- и интерметаллидные титановые сплавы представляют большой интерес для метода просвечивающей микроскопии. В частности, совместно с коллегами из лаборатории титановых сплавов мы занимаемся проблемами формирования структурно-фазового состояния псевдо-a-титановых сплавов системы Ti-Al-Sn-Zr- ? стабилизаторы после различных режимов отжига и закалки. Эти сплавы тоже термоупрочняемые, а значит, подбор режимов отжига, старений и закалок для них очень важен. Моя лаборатория активно сотрудничает с прекрасным специалистом в области титановых сплавов, ученым, принадлежащим к советской школе металловедов, – Надеждой Алексеевной Ночовной. В настоящее время мы совместно работаем над проблемой формирования текстуры рекристаллизации в псевдо – ?- и ?+?-титановых сплавах системы Ti-Al-Sn-Zr-Si – ? стабилизаторы в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). В результате работы планируется изучить морфологию, условия образования структурно-фазовых нанообъектов, локальную неоднородность химического состава, в том числе вблизи границ ?/?, в зависимости от режимов термической обработки. Исследовать кристаллографическую текстуру псевдо-?- и ?+?-титановых сплавов, в том числе для случая предельно допустимых деформаций при температурах двухфазной области.
В последние годы я активно работаю в области исследования жаропрочных никелевых сплавов. Конечно, и раньше приходилось заниматься исследованиями как деформируемых, так и монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов, но эта работа посвящена очень актуальной проблеме – формированию структуры жаропрочных никелевых сплавов в ходе послойного синтеза с применением аддитивных технологий. Мы занимаемся установлением закономерностей формирования структуры при синтезировании жаропрочного никелевого сплава ЖС6К-ВИ при различных энергетических параметрах лазерного воздействия. Работа проводится в рамках проекта РФФИ, где я являюсь руководителем. Очень отрадно, что мы являемся частью большой работы, которая ведется в институте по отработке и внедрению аддитивных технологий, делаем одно большое, важное дело все вместе. И это возможно на базе одного предприятия: от создания фундаментальных основ процесса формирования структуры до получения готового изделия! В рамках этого гранта удалось поработать с Николаем Васильевичем Петрушиным, высококвалифицированным специалистом в области жаропрочных никелевых сплавов. Мы выяснили, что основная упрочняющая для этого сплава гамма-штрих-фаза обнаруживается уже при SLS-печати. Выяснили, что образующаяся ячеистая структура – уникальна. Увидели ее строение. Оказывается, свойства SLS-материала связаны не только с морфологией ячеистой структуры и ее взаимодействием с карбидными фазами. Интересны и получившиеся текстурные закономерности. Несмотря на большой объем проделанной работы, еще многое остается невыясненным, и я надеюсь, что у этой интересной работы будет продолжение.
С нашими микроскопами будущее материала мы видим насквозь
Одна из задач возглавляемой мной лаборатории – это исследование закономерностей изменений структуры материала под воздействием различных факторов: термических, термомеханических, климатических. Эти закономерности исследуются на всех масштабных уровнях, локальными и интегральными методами. Устанавливая такие закономерности, можно прогнозировать свойства, ресурс материала, так как структура материала определяет его свойства. Порой для подтверждения гипотез, возникших в ходе исследования реального материала, необходимы модельные эксперименты и построение расчетных моделей. Такие работы совместно с нашими коллегами из лабораторий – разработчиками материалов, мы ведем в рамках различных проектов, инициированных научными фондами.
В настоящее время, благодаря поддержке руководства ВИАМ, лаборатория металлофизических исследований оснащена исследовательским оборудованием на уровне мировых научных центров. Этапы исследований подразумевают оптический металлографический анализ, рентгеноструктурный фазовый анализ, а также растровую и просвечивающую электронную микроскопию, в том числе высокоразрешающую, с установлением строения фаз и их взаимного сопряжения на уровне атомных плоскостей.
Совсем недавно успешно завершился проект по реконструкции и дооснащению исследовательских лабораторий института, в котором я принимала активное участие как ответственное лицо за одну из самых сложных и дорогих единиц оборудования в проекте – просвечивающий электронный микроскоп с термополевой эмиссией Шоттки. Это уникальный микроскоп, собранный по техническому заданию ВИАМ. Импортная машина, но в индивидуальном исполнении, единственная в своем роде – созданная именно под наши задачи. Помню, как было нелегко в плане ответственности – ничего не упустить, продумать все детали технического задания, ведь прибор очень сложный. Но благодаря серьезной поддержке руководства Испытательного центра, множество задач удалось решить наилучшим образом. Микроскоп практически по всем параметрам показал результаты, превосходящие те, что были заложены в техническом задании. Уже сейчас мы используем этот сложный прибор на полную мощность, но многообразие функционала и возможность его программирования позволят расширять методическую базу практически безгранично, находить новые и оригинальные подходы для решения научных задач. Говоря о возможностях прибора, стоит отметить, что в достижении конечного результата немаловажную роль играет мощный комплекс пробоподготовки, включающий механические, электролитические и ионные автоматизированные установки для резки, шлифовки и полировки образцов.
Заметные изменения коснулись не только участка просвечивающей микроскопии. Не меньше можно рассказать и о достоинствах других приборов нашей лаборатории.
Конечно, оборудование с практически безграничными возможностями это хорошо, но оно не будет эффективным без хороших специалистов. В лаборатории, где я выросла как профессионал и которой мне доверили руководить, сегодня работает прекрасный коллектив разносторонних и сильных научных сотрудников. Несмотря на то что мои коллеги в основном молодые люди, у них есть чему поучиться. Например, я ежедневно повышаю свой профессиональный уровень в такой важной области практического материаловедения, как исследование причин разрушения материала, и помогают мне в этом Лариса Морозова и Сергей Наприенко. Я горда тем, что мне доверяют, советуются. У нас работают прекрасные молодые специалисты, которые выросли в ВИАМ, и некоторые уже не без моего участия – я тоже этим горжусь. Думаю, что со временем они станут настоящими учеными, сохраняя прочную связь научных поколений ВИАМ.
Основные публикации Лукиной Е.А.:
- Лукина Е.А., Филонова Е.В., Тренинков И.А. Микроструктура и преимущественные кристаллографические ориентировки жаропрочного никелевого сплава, синтезированного методом СЛС, в зависимости от энергетического воздействия и термообработки //Авиационные материалы и технологии. 2017. № 1 (46). С. 38-44.
- Лукина Е.А., Кашапов О.С., Заводов А.В. Исследование структуры и фазового состава дисперсионно-упрочненного жаропрочного титанового сплава ВТ8-1 методом электронной микроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 7. С. 30-35.
- Лукина Е.А., Базалеева К.О., Петрушин Н.В., Цветкова Е.В. Особенности формирования структуры жаропрочного никелевого сплава жс6к-ви при селективном лазерном плавлении // Цветные металлы. 2016. № 3 (879). С. 57-62.
- Лукина Е.А., Овсепян С.В., Давыдова Е.А., Ахмедзянов М.В. Структурные особенности жаропрочного сплава на основе системы Ni-Co-Cr, упрочняемого объемным азотированием // Цветные металлы. 2016. № 7 (883). С. 76-82.
- Лукина Е.А., Алексеев А.А., Антипов В.В., Зайцев Д.В., Клочкова Ю.Ю. Применение диаграмм фазовых превращений при старении для оптимизации режимов старения в Al-Li-сплавах В1469, 1441 // Металлы. 2009. № 6. С. 60-68.
- Лукина Е.А., Алексеев А.А., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С. Закономерности формирования основных упрочняющих фаз в сплавах 1424 cистемы Al – Mg – Li – Zn и В-1461 системы Al–Cu–Li–Zn–Mg // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 9 (699). С. 12-17.
- Антипов В.В., Лукина Е.А., Сенаторова О.Г., Серебренникова Н.Ю., Сбитнева С.В. Влияние дополнительных нагревов на структуру и механические свойства листов из Al-Li-сплава 1441, входящих в состав слоистых гибридных панелей // Технология легких сплавов. 2016. № 4. С. 35-40.
- Каблов Е.Н., Лукина Е.А., Сбитнева С.В., Хохлатова Л.Б., Зайцев Д.В. Формирование метастабильных фаз при распаде твердого раствора в процессе искусственного старения Аl-сплавов // Технология легких сплавов. 2016. № 3. С. 7-17.
- Евгенов А.Г., Лукина Е.А., Королев В.А. Особенности процесса селективного лазерного синтеза применительно к литейным сплавам на основе никеля и интерметаллида Ni3Al //Новости материаловедения. Наука и техника. 2016. № 5 (23). С. 1.
- Алексеев А.А., Лукина Е.А., Клочкова Ю.Ю. Кристаллическая структура сверхтонких пластинчатых выделений // Физика металлов и металловедение. 2013. Т. 114. № 6. С. 527.
- Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Лукина Е.А., Бер Л.Б. Снижение анизотропии в листах Al–Mg–Li–Zn-сплава 1424 // Цветные металлы. 2013. № 3 (843). С. 78-81.
- Бер Л.Б., Уколова О.Г., Лукина Е.А., Быкова С.В., Самарина М.В. Исследование фазовых превращений в процессе длительных низкотемпературных нагревов алюминиевых сплавов с литием // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 2. С. 7-8.
- Davydov V.G., Ber L.B., Kaputkin E.Ya., Komov V.I., Ukolova O.G., Lukina E.A. TTP and TTT diagrams for quench sensitivity and ageing of 1424 alloy //Materials Science and Engineering: A. 2000. Т. 280. № 1. С. 76-82.
Интервью подготовила Светлана Офитова