Ученые нашли способ увеличить прочность металла в 1,5 раза с помощью лазера

МИСИС, 4 июня 2024 года

Исследователи из НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Китая представили новый метод лазерной обработки твердых материалов для увеличения их прочности и выборочного устранения поверхностных дефектов. Этот подход особенно актуален для авиакосмической отрасли, атомной промышленности и биофизики, так как обеспечивает более прочные конструкции, устойчивые к различным видам внешнего воздействия.

Исследование показало, что воздействие короткоимпульсным лазерным излучением на поверхность металла способно существенно улучшить его механические свойства. Методика основана на взаимодействии коротких лазерных импульсов длительностью около 20 наносекунд и энергией 15–20 мегаджоулей с поверхностью материала, что сопровождается кратковременным переходом в экстремальное состояние. В процессе образуется высокотемпературное газопламенное облако, которое воздействует на поверхностные слои с помощью шокового давления. В результате формируются круговые области плавления и внутри металла возникает ударная волна.

Ученые с помощью компьютера смоделировали распределение температур и ударных волн при воздействии лазера на поверхностный слой металлического сплава с учетом наноразмерных дефектов. Исследователи провели его в два этапа: первый — моделирование процесса нагрева поверхностного слоя с дефектами, второй — моделирование деформации и заживления нанопор в нагретом материале.

«В результате экспериментов мы выявили увеличение прочности обработанной поверхности более чем в 1,5 раза, сопровождаемое повышенной устойчивостью к трещинам при локальной нагрузке в диапазоне от 0,49 Н до 4,9 Н», — поделился доцент кафедры физики Университета МИСИС Иван Сафронов.

Наиболее важным открытием ученые считают разработку физического механизма избирательного лазерного воздействия на дефектные области (нано- и микропоры), что значительно повышает прочность материала. Подробно результаты исследования описаны в журнале Nanomaterials (Q1).

«В дальнейшем мы планируем разработать имплантаты с биосовместимой поверхностью, не вызывающие отторжение и воспаление в организме человека. Это то, чего так ждут врачи и пациенты, и что имеет большое значение для медицины будущего», — рассказал Иван Сафронов.

Исследование проведено при поддержке гранта в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Материалы будущего» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030» (проект К7-2023-010).


Университет науки и технологий МИСИС – ведущий вуз страны в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Опираясь на вековые традиции признанных в России и мире научных школ, современные образовательные технологии, университет ставит перед собой задачу внести максимальный вклад в развитие экономики за счет прорывных разработок и качественной подготовки специалистов. В научно-исследовательской деятельности Университет МИСИС концентрируется на таких приоритетных направлениях, как металлургия, горное дело, материаловедение, квантовые технологии, биоматериалы и биоинженерия, альтернативная энергетика, аддитивные и информационные технологии.
В вузе действует порядка 45 научно-исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. В состав университета входит 7 институтов и 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В вузе более 23 000 обучающихся, 25% студентов – граждане 86 стран. Университет МИСИС сотрудничает более чем с 1600 крупнейшими компаниями России и мира – лидерами в своих отраслях.


Сообщения компаний:

Аэрофлот заключил соглашение с Минтрудом о сотрудничестве в сфере охраны труда и корпоративной социальной политики
ПАО "Аэрофлот"

КРЭТ инвестирует 2,5 млрд рублей в новое производство авианавигационных систем в Тамбове
АО "КРЭТ"

ОДК при поддержке ВТБ реализует программу повышения финансовой эффективности
АО "ОДК"

РКС И РНФ подписали на ПМЭФ-2026 соглашение о сотрудничестве в сфере научно-технологического развития ракетно-космической отрасли
АО "Российские космические системы"

Правительство Якутии и ОАК подписали на ПМЭФ – 2026 соглашение о намерениях на поставку самолетов SJ-100 и Ту-214
Пресс-центр Республики Саха (Якутия) в Москве

Геоскан и Правительство Югры заключили соглашение о развитии беспилотных авиационных систем в регионе
ГК "Геоскан"

Генеральный директор Аэрофлота провёл рабочую встречу с губернатором Хабаровского края Дмитрием Демешиным
ПАО "Аэрофлот"

ОАК подписал соглашение с Ульяновской областью о развитии производственных мощностей филиала АО «Ил» — «Авиастар»
ПАО "ОАК"

«Газпром нефть» примет участие в реализации крупнейших проектов транспортной инфраструктуры
АО "Газпромнефть-Аэро"

Генеральный директор Аэрофлота провёл рабочую встречу с губернатором Камчатского края Владимиром Солодовым
ПАО "Аэрофлот"

ОДК и правительство Ярославской области договорились о развитии производства в Рыбинске
ООО «ОДК Инжиниринг»

Дворники на автомобиль, шпроты в масле, меховую шапку и два серебряных кольца забыли пассажиры Аэроэкспресса весной
ООО "Аэроэкспресс"

Аэрофлот и Сбер разработают решения для транспортной отрасли на основе генеративного искусственного интеллекта
ПАО "Аэрофлот"

ОАК и Правительство Республики Саха подписали соглашение о намерениях на поставку самолетов SJ-100 и Ту-214
ПАО "ОАК"

Генеральный директор Аэрофлота провёл рабочую встречу с губернатором Челябинской области Алексеем Текслером
ПАО "Аэрофлот"

Михаил Парнев и Дмитрий Баканов обсудили на ПМЭФ вопросы сотрудничества в сфере космоса
АО "ГТЛК"

Аэрофлот и VK договорились о стратегическом сотрудничестве
ПАО "Аэрофлот"

Аэрофлот открывает новые прямые рейсы в Минск из Нижнего Новгорода и Чебоксар
ПАО "Аэрофлот"

Red Wings выполнила первый рейс из Махачкалы в Ош
АО "Ред Вингс"

Услуга экспресс-доставки доступна в Международном аэропорту Владивосток
АО "Международный аэропорт Владивосток"