Проф. Руслан Зуфарович Валиев

тел.: +7 3472 733422
email: rzvaliev@mail.rb.ru
website: www.nanospd.ru

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уфимский государственный авиационный технический университет,
директор НИИ Физики перспективных материалов,
заведующий кафедрой нанотехнологий,
доктор физико - математических наук, профессор,


Заслуженный деятель науки Российской Федерации и Республики Башкортостан,
член Европейской академии наук,
член Совета по науке при Минобрнауки (с 2013)
05.16.00 Металлургия и материаловедение;
01.04.07 Физика конденсированного состояния;
05.16.08 Нанотехнологии и наноматериалы

Профессор Р.З. Валиев - ведущий ученый в России и мире в области физического металловедения и объемных наноструктурных материалов. Работы Р.З. Валиева внесли существенный и во многих случаях определяющий вклад в физику сверхпластичности материалов, создание научных основ наноструктурирования металлов и сплавов, используя интенсивные пластические деформации, открытие неравновесных границ зерен в поли- и нанокристаллических материалах и развитие моделей их описания. Проф. Р.З. Валиев является автором свыше 500 статей в ведущих российских и международных научных журналах, а также более 12 широко известных монографий, учебников и специальных выпусков и обзоров. Эти работы получили неоспоримое мировое признание. Р.З. Валиев входит в число наиболее цитируемых российских ученых и последние пять лет занимает 6-8 позиции в списке наиболее цитируемых ученых мира в области современного материаловедения: его индекс цитирования превышает 23000 ссылок (ISI Web of Science), а индекс Хирша (h-index) равняется 71.

Весьма важный вклад Р.З. Валиев внес в разработку физики сверхпластичности материалов. Уже в ранних работах им были количественно оценены вклады зернограничного проскальзывания, диффузионной ползучести и дислокационного скольжения в общую деформацию в условиях сверхпластичности. Эти данные легли в основу современных представлений о природе сверхпластической деформации и были использованы при открытиях новых явлений сврехпластического поведения - эффектов низкотемпературной и высокоскоростной сверхпластичности.

Ещё одним принципиальным результатом явилось обнаружение и детальное исследование неравновесных границ зерен в поликристаллических, а впоследствии и нанокристаллических металлах и сплавах. Было впервые показано, что характерными признаками таких границ зерен являются избыточная свободная энергия при заданных кристаллографических параметрах, дальнодействующие напряжения и повышенный свободный объем, а природа неравновесных границ зерен связана с их взаимодействием с решеточными дислокациями. Полученные результаты были зарегистрированы Госкомитетом по науке и технике в качестве научного открытия в СССР (?339, 1987 г.). В дальнейшем эти работы легли в основу понимания необычных свойств объемных наноструктурных материалов.

Именно пионерские исследования Р.З. Валиева с сотрудниками в начале 90-х годов по наноструктурированию металлов и сплавов, используя интенсивные пластические деформации (ИПД), т.е. большие деформации в условиях высоких приложенных давлений, явились основой развития нового направления в материаловедении, связанного с разработкой объемных наноструктурных материалов. Он первым продемонстрировал, что обработка материалов методами ИПД приводит к исключительному измельчению зерен, открывая потенциал для достижения уникальных свойств. Сначала эти работы оставались малозаметными, однако, в конце 90-х - начале 2000 годов были повторены в десятках лабораторий США, многих странах Европы, Японии, и вызвали повышенный интерес и пристальное внимание. Статья Р.З. Валиева с сотрудниками, посвященная принципам наноструктурирования металлов методами ИПД, опубликованная в журнале <Достижения материаловедения> ("Progress in Materials Science") в 2000 г., была процитирована более 2500 раз и является ведущим текстом в этой исследовательской области. Эти принципы включают закономерности эволюции микроструктур в ГЦК, ОЦК и ГПУ металлах, особенности формирования ультрамелкозернистых структур с большеугловыми границами зерен, фазовые превращения, связанные с разупрочнением, аморфизацией в процессах интенсивной пластической деформации. Принципиально новым явилось также открытие нанокристаллизации аморфных сплавов после их обработки методами ИПД.

В проводимых исследованиях был обнаружен целый ряд уникальных свойств наноструктурных металлов и сплавов, в связи с чем Р.З. Валиевым было опубликовано и публикуется целый ряд высокоцитируемых статей, описывающих необычные механические и физические свойства, выявленные в таких новых материалах. В результате тщательных экспериментов он первым продемонстрировал возможность достижения в объемных металлических сплавах низкотемпературной и высокоскоростной сверхпластичности, где высокие сверхпластические удлинения наблюдаются при скоростях выше 10-2 с-1. Весьма важным явилось обнаружение <парадокса> прочности и пластичности наноструктурных материалов, где одновременно реализуются высокие значения прочности и пластичности. Выполненные Р.З. Валиевым с сотрудниками исследования показали также возможность проявления мультифункциональных свойств в наноматериалах, где наблюдается сочетание высоких механических и физических свойств - электрических и магнитных. Особый интерес вызвали работы по наноструктурированию титана методами ИПД, что позволило не только значительно повысить его прочность, но и увеличить усталостную долговечность, необходимую для использования титана при изготовлении перспективных медицинских имплантатов. Научно-методологической базой повышения свойств наноструктурных материалов является разработанный Р.З. Валиевым подход, названный "зернограничной инженерией", суть которого заключается в управлении свойствами наноматериалов за счет изменения структуры границ зерен (доли мало- и большеугловых границ, образования специальных и произвольных, равновесных и неравновесных границ зерен, а также формирования зернограничных сегрегаций и выделений) путем варьирования режимов - температуры, степени, скорости интенсивной пластической деформации. Эти и другие уникальные в своём роде результаты и публикации послужили распространению тематики обработки материалов методами ИПД по всему миру, сделав её одной из наиболее значимых в современном материаловедении, и предметом исследований практически во всех крупных материаловедческих лабораториях и центрах разных стран.

Р.З. Валиев многократно выступал пленарным и приглашенным докладчиком на крупных международных и всероссийских конференциях и форумах, близко сотрудничает с целым рядом ведущих международных и российских лабораторий и центров, занимающихся проблемами наноматериалов и нанотехнологий. Он - один из основателей и в настоящее время председатель Международного Научного Комитета по ИПД наноматериалам (www.nanospd.org), а также является инициатором и председателем международного симпозиума <Объемные наноструктурные материалы: от науки к инновациям> (BNM), проводимого в Уфе раз в два года (с 2007г.), в работе которого принимают участие ученые и специалисты из более чем 20 стран.

Проводимые работы имеют также очень большой инновационный потенциал. Р.З. Валиевым с сотрудниками показана возможность повышения свойств за счёт наноструктурирования методами ИПД таких промышленно важных материалов, как Al, Ti, Cu-сплавы, а также сталей, что весьма перспективно для их использования в качестве материалов следующего поколения, в частности, для работы в условиях экстремальных воздействий - авиакосмической технике, энергетике, медицине. Например, наноструктурные алюминиевые сплавы с прочностью около 1000 МПа, т.е. значительно выше прочности углеродистых сталей, представляют непосредственный интерес для многих ответственных изделий в авиадвиготелестроении, автомобильной промышленности. Наноструктурные титановые сплавы предназначены для изготовления изделий особо сложной формы, используя штамповку в условиях сверхпластичности. Наноструктурный титан с повышенной биосовместимостью разработан для применения в медицинских имплантатах нового поколения. На эти и другие инновационные разработки Р.З. Валиева и сотрудников получены более 30 патентов и авторских свидетельств на изобретения. В настоящее время активно ведутся работы по переходу от лабораторных методов получения объёмных наноструктурных металлов и сплавов к их промышленному производству. В лаборатории проф. Р.З. Валиева спроектированы и уже созданы оригинальные технологические оснастки для непрерывного процесса равноканального углового прессования, позволяющие получать наноструктурные металлы и сплавы в форме полуфабрикатов - прутков, проволок, фольг, листов. Масштабирование данных процессов и оборудования позволит осуществить трансфер ИПД технологий в реальное производство. Два проекта по данной тематике получили недавно положительное решение инновационного фонда Сколково.

Следует также отметить плодотворную педагогическую деятельность Р.З. Валиева. Он стоит во главе научной школы, состоящей из его более молодых учеников. Под руководством профессора Р.З. Валиева подготовлены 37 кандидатских и 9 докторских диссертаций, в 2006 и 2008 гг. коллектив получил звание ведущей научной школы Российской Федерации. Р.З. Валиев является профессором химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (по совместительству), а также приглашенным научным консультантом создаваемого Сколковского института науки и технологий (SkTech).

В целом, Р.З. Валиев впервые в мире обнаружил, исследовал и довел до целого ряда инновационных разработок принципы создания наноструктурных состояний в объемных металлических материалах, позволяющие на качественно новом уровне изменять свойства конструкционных и функциональных металлов и сплавов разного химического состава. Признание данного актуального научного направления в материаловедении даст импульс не только новым фундаментальным исследованиям в области наноструктурирования объемных материалов, но также ускорит их практическое использование в разных отраслях техники и медицины.

Сведения о наличии премий, призов и иных наград

Список оригинальных и обзорных статей и монографий (выборочный)

  1. Р.З. Валиев, В.Ю. Герцман, О.А. Кайбышев. Взаимодействие границ зерен с дислокациями и свойства металлов. Металлофизика, 1986, т.8, с.72.
  2. О.А. Кайбышев, Р.З. Валиев. Границы зерен и свойства металлов. Москва, Металлургия, 1987.
  3. Р.З. Валиев, А.В. Вергазов, В.Ю. Герцман. Кристаллогеометрический анализ межкристаллических границ в практике электронной микроскопии. Москва, Наука, 1991.
  4. R.Z. Valiev, A.V. Korznikov, R.R. Mulyukov. Structure and Properties of Ultrafine-Grained Materials Produced by Severe Plastic Deformation. Mater. Sci. Eng. A, 1993 vol. 168, p.141.
  5. R.Z. Valiev, E.V. Kozlov, Yu.F. Ivanov, J. Lian, A.A. Nazarov, B. Baudelet. Deformation Behaviour of Ultra-Fine-Grained Copper. Acta Metall. Mater., 1994, vol.42, p.2467
  6. Р.З. Валиев, Р.К. Исламгалиев. Структура и механическое поведение ультрамелкозернистых металлов и сплавов, подвергнутых интенсивной пластической деформации. Физика металлов и металловедение, 1998, т.85, ?3, с.161.
  7. S.X. McFadden, R.S. Mishra, R.Z. Valiev, A.P. Zhilyaev, A.K. Mukherjee. Low-Temperature Superplasticity in Nanostructured Nickel and Metal Alloys. NATURE, 1999, vol.398, p.684.
  8. Р.З. Валиев, И.В. Александров. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. Москва, Логос, 2000.
  9. T.C. Lowe, R.Z. Valiev (eds.). Proceedings of the NATO ARW on Investigations and Applications of Severe Plastic Deformation. NATO Sci. Series. Kluwer Publ., 2000, vol. 80.
  10. R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.V. Alexandrov. Bulk Nanostructured Materials from Severe Plastic Deformation. Prog. Mater. Sci., 2000, vol.45, p.103.
  11. T.C. Lowe and R.Z. Valiev. Producing Nanoscale Microstructures Through Severe Plastic Deformation. JOM, 2000, vol.52(4), p.27.
  12. Ю.Р. Колобов, Р.З. Валиев, Г.П. Грабовецкая и др. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов. Новосибирск, Наука, 2001.
  13. Р.З. Валиев, И.В. Александров. Парадокс интенсивной пластической деформации. Доклады Российской Академии наук, 2001, т.380, с.34.
  14. M.D. Baro, Yu.R. Kolobov, I.A. Ovid'ko, H.-E. Schaefer, B.B. Straumal, R.Z. Valiev, I.V. Alexandrov, M. Ivanov, K. Reimann, A.B. Reizis, S. Surinash, A.P. Zhilyaev. Diffusion and Related Phenomena in Bulk Nanostructured Materials. Rev. Adv. Mater. Sci., 2001, Vol.2, p.1.
  15. R.Z. Valiev. Nanomaterial Advantage. Nature, 2002, vol.419, p.887.
  16. R.Z. Valiev, A.V. Korznikov, I.V. Alexandrov (eds.). Recent Advances in Nanostructured Materials Produced By Severe Plastic Deformation. Ann. Chim. Sci. Mat., 2002, vol. 27.
  17. R.Z. Valiev, I.V. Alexandrov, Y.T. Zhu, T.C. Lowe. Paradox of Strength and Ductility in Metals Processed by Severe Plastic Deformation. J. Mater. Res., 2002, vol.17, p.5.
  18. Р.З. Валиев, В.Г. Пушин, Д.В. Гундеров, А.Г. Попов. Использование интенсивных пластических деформаций для получения объемных нанокристаллических материалов их аморфных сплавов. Доклады Академии Наук, 2004, т.398, с.1.
  19. T.C. Lowe, R.Z. Valiev. The Use of Severe Plastic Deformation Techniques in Grain Refinement. JOM, 2004, vol.56 (10), p.64.
  20. Ruslan Valiev. Nanostructuring of Metals by Severe Plastic Deformation for Advanced Properties. Nature Materials, 2004, vol.3, p.511.
  21. Коллектив авторов. Сплавы никелида титана с памятью формы. Ч.1. Структура, фазовые превращения и свойства. Под общ. ред. В.Г. Пушина. Екатеринбург, УрО РАН, 2006.
  22. R.Z. Valiev, T.G. Langdon. Principles of Equal-Channel Angular Pressing as a Processing Tool for Grain Refinement. Prog. Mater. Sci., 2006, vol.51, p.881.
  23. Р.З. Валиев. Создание наноструктурных металлов и сплавов с уникальными свойствами, используя интенсивные пластические деформации. Российские нанотехнологии, 2006, т.1, с.208.
  24. R.Z. Valiev, Yu. Estrin, Z. Horita, T.G. Langdon, M.J. Zehetbauer, Y.T. Zhu. Producing Bulk Ultrafine-Grained Materials by Severe Plastic Deformation. JOM, 2006, vol.58(4), p. 33.
  25. Р.З. Валиев, Ю. Эстрин, З. Хорита, Т.Г. Лэнгдон, М.Дж. Зехетбауэр, Ю.Т. Жу. Получение объемных ультрамелкозернистых материалов методом интенсивной пластической деформации. Нанотехника, 2006, ?4, с.57.
  26. Р.З. Валиев, М.Ю. Мурашкин. Объемные наноструктурные материалы: методы получения, уникальные свойства и перспективные применения. В: Перспективные материалы (под ред. Д.Л. Мерсона), Т.2: конструкционные материалы и методы управления их качеством, Москва, МИСиС, 2007, с.111.
  27. Р.З. Валиев, И.В. Александров. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. Москва, Академкнига, 2007.
  28. Yu.R. Kolobov, R.Z. Valiev et al. Grain Boundary Diffusion and Properties of Nanostructured Materials. Cambridge, UK, CISP: Cambridge International Science Publishing, 2007.
  29. R.Z. Valiev, M. Zehetbauer, Yu. Estrin, H.W. Hoppel, Yu. Ivanisenko, H. Hahn, G. Wilde, H.J. Roven, X. Sauvage, T.G. Langdon. The Innovation Potential of Bulk Nanostructured Materials. Adv. Eng. Mater. 2007, vol.9, p.527.
  30. Р.З. Валиев, И.П. Семенова, В.В. Латыш, А.В. Щербаков, Е.Б. Якушина. Наноструктурный титан для биомедицинских применений: новые разработки и перспективы коммерциализации. Российские нанотехнологии, 2008, т.3, с.80-89.
  31. R.Z. Valiev, I.P. Semenova, V.V. Latysh, H. Rack, T.C. Lowe, J. Petruzelka, L. Dluhos, D. Hrusak, J. Sochova. Nanostructured Titanium for Biomedical Applications. Adv. Biomaterials. 2008, Vol.10, p.B15.
  32. R.Z. Valiev, A.A. Nazarov. Bulk Nanostructured Materials by SPD Processing: Techniques, Microstructures and Properties, in: Bulk Nanostructured Materials (eds. M.J. Zehetbauer and Y.T. Zhu), Weinheim, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2009, p.21.
  33. R. Valiev. Nanostructuring of Metallic Materials by SPD Processing for Advanced Properties. Int. J. Mat. Res. (formerly Z. Metallkd.), 2009, vol.100, p.757.
  34. R.Z. Valiev, K. Xia, T.G. Langdon. Processing by Severe Plastic Deformation: An Ancient Skill Adapted for the Modern World. Int. J. Mater. Res. (formerly Z. Metallk.), 2009, vol.100, p.1623.
  35. Y. Estrin, M. Murashkin, R. Valiev. Ultrafine Grained Aluminium Alloys: Processes, Structural Features and Properties. In: Fundamentals of aluminium metallurgy: Production, processing and applications (ed. R. Lumley), Cambridge, Woodhead Publishing Limited, 2010.
  36. P.V. Liddicoat, X.Z. Liao, Y. Zhao, Y. Zhu, M.Y. Murashkin, E.J. Lavernia, R.Z. Valiev, S.P. Ringer. Nanostructural Hierarchy Increases the Strength of Aluminium Alloys. Nature Commun., 2010, vol.1, paper 63, p.1.
  37. Р.З. Валиев, Н.А. Еникеев, М.Ю. Мурашкин, С.Е. Александров, Р.В. Гольдштейн. Сверхпрочность ультрамелкозернистых алюминиевых сплавов, полученных интенсивной пластической деформацией. Доклады Академии Наук, 2010, т.432, ?6, с.757.
  38. R.Z. Valiev, N.A. Enikeev, M.Yu. Murashkin, V.U. Kazykhanov, X. Sauvage. On the Origin of Extremely High Strength of Ultrafine-Grained Al Alloys Produced by Severe Plastic Deformation. Scripta Mater., 2010, vol.63, p.949.
  39. Y. Zhu, R.Z. Valiev, T.G. Langdon, N. Tsuji, K.Lu. Processing of Nanostructured Metals and Alloys via Plastic Deformation. MRS Bulletin, 2010, vol.35, p.977.
  40. R.Z. Valiev, T.G. Langdon. The art and science of tailoring materials by nanostructuring for advanced properties using SPD techniques, Adv. Eng. Mater. (special issue: Bulk Nanostructured Materials, eds.: R.Z. Valiev, H. Hahn, T.G. Langdon), 2010, vol.12, ?8, p.677.
  41. R.Z. Valiev. Production of Bulk Nanostructured Metals and Alloys by Severe Plastic Deformation (SPD), in: Nanostructured Metals and Alloys: Processing, Microstructure, Mechanical Properties and Applications (ed. by S.H. Whang), Woodhead Publishing Limited, 2011.
  42. R.Z. Valiev, N.A.Enikeev, T.G. Langdon. Towards superstrength of nanostructured metals and alloys produced by SPD. Kovove Mater., 2011, vol. 49, p. 1.
  43. R.Z. Valiev, N.A. Enikeev, X. Sauvage. Superstrength of nanostructured alloys produced by SPD processing. Journal of Physics: Conference Series, 2011, vol. 291, 012029 (Proc. of III Nanotechnology International Forum)
  44. R.Z. Valiev, T.G. Langdon. Achieving exceptional grain refinement through severe plastic deformation: new approaches for improving the processing technology. Metal. Mater. Trans. A, vol. 42A (2011), pp. 2942-2951.
  45. Р.З. Валиев, Н.А. Еникеев, М.Ю. Мурашкин, Ф.З. Утяшев, Использование интенсивных пластических деформаций для получения объемных наноструктурных металлических материалов, Известия РАН. Механика твердого тела, ? 4, 2012, 106-119
  46. X. Sauvage, G. Wilde, S.V. Divinski, Z. Horita, R.Z. Valiev, Grain boundaries in ultrafine grained materials processed by severe plastic deformation and related phenomena, Mater Sci Eng A, vol. 540 (2012) pp. 1-12
  47. RZ Valiev, I Sabirov, AP Zhilyaev, TG Langdon, Bulk nanostructured metals for innovative applications, JOM 2012, vol. 64, No. 10, pp. 1134-1142.
  48. Валиев РЗ, Рааб ГИ, Боткин АВ, Дубинина СВ, Получение ультрамелкозернистых металлов и сплавов методами интенсивной пластической деформации: новые подходы в разработке технологий, Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2012, ? 8, стр. 44-47.
  49. Р.З. Валиев, М.Ю. Мурашкин, А.В. Ганеев, Н.А. Еникеев, Сверхпрочность наноструктурных металлов и сплавов, полученных интенсивной пластической деформацией, ФММ, т.113, ? 13 (2012).
  50. I. Sabirov, M.Yu. Murashkin, R.Z. Valiev, Nanostructured aluminium alloys produced by severe plastic deformation: new horizons in development, Materials Science & Engineering A, vol. 560 (2013), pp. 1-24.
  51. R.Z. Valiev. Large tensile elongation (New and Views article), Nature Mater, vol. 12 (2013), pp. 289-291