1. Научные основы технологического наследования микро- и наноразмерной структуры металла поверхностного слоя в процессах комбинированной упрочняющей обработки, эксплуатации и восстановления ответственных деталей машин.
2. Физические механизмы накопления деформации и исчерпания запаса пластичности металла при сложных немонотонных нагружениях (различной истории нагружения) в процессах упрочнения и эксплуатационного нагружения ответственных деталей машин.
3. Теория формирования и методы нанесения многофункциональных ультрадисперсных сверхтвердых керамических покрытий ответственных деталей машин.
4. Теория и методы неразрушающего прецизионного ультразвукового и акустико-эмиссионного контроля наноструктурированного состояния металла ответственных деталей машин и технических устройств опасных производственных объектов.
5. Физические механизмы прочности и пластичности деформированного металла ответственных деталей машин при эксплуатации в сложных условиях ползучести, циклической и контактной усталости, интенсивного износа и коррозионного разрушения.
6. Математическое, методическое и программное обеспечение систем автоматизированного проектирования и контроля качества технологий наноструктурирования и нанесения многофункциональных ультрадисперсных сверхтвердых керамических покрытий на поверхности ответственных деталей машин.
7. Cпособ получения ультрамелкозернистых структур прокаткой.
8. Взаимосвязи величины остаточных напряжений поверхностного слоя с параметрами, измеряемыми магнитными методами неразрушающего контроля.
9. Конструкции роликов обкатных со специальными формами профиля.