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:

Utair запустил рейсы в Ереван из Сургута
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Red Wings начала летать в Батуми из Саратова
АО "Ред Вингс"

Из аэропорта «Гагарин» открылись рейсы в Грузию
АО УК "Аэропорты Регионов"

Аэрофлот предложит локальные российские блюда на рейсах из Красноярска, Перми, Екатеринбурга, Якутска и Казани
ПАО "Аэрофлот"

Международный аэропорт Жуковский стал одной из первых площадок для тестирования беспилотной грузовой платформы на перроне
Международный аэропорт Жуковский

«РТ-Техприемка» аттестовала испытательное оборудование крупного российского производителя кабелей
АО "РТ-Техприемка"

В аэропорту Владивосток на стойках регистрации установлены мобильные кассы «Аэрофлота»
АО "Международный аэропорт Владивосток"

ОДК внедрила ИИ для контроля лопаток двигателя ПД-8
АО "ОДК"

Спасатели аэропорта Владивосток подтвердили высокую квалификацию во время аттестации комиссией Росавиации
АО "Международный аэропорт Владивосток"

С 1 июля из аэропорта Сухум откроются прямые рейсы в Екатеринбург
Международный аэропорт «Сухум» им. В.Г. Ардзинба

«АльфаСтрахование» стала стратегическим партнером «Ночи туризма» на ПМЭФ-2026
АО "АльфаСтрахование"

«АльфаСтрахование» приняла участие в сессии о развитии внутреннего и делового туризма на ПМЭФ
АО "АльфаСтрахование"

Оборудование Ростеха обеспечит испытания новых дронов и технологий в рязанском центре БАС «ПРОТОС»
Госкорпорация Ростех

Поезда и экспресс-автобусы Аэроэкспресса будут курсировать по стандартному расписанию 12 – 14 июня
ООО "Аэроэкспресс"

Прогноз «стабильный»: Ростех подтвердил наивысший уровень кредитоспособности по оценке АКРА и «Эксперт РА»
Госкорпорация Ростех

Авиакомпания NordStar и Страховой Дом ВСК запустили услугу страхования перевозки груза
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Страховой Дом ВСК и авиакомпания NordStar запустили услугу страхования грузоперевозок
Страховой Дом ВСК

Эфиопские Авиалинии расширяют географию для путешественников из РФ
Московский аэропорт Домодедово

Red Wings начала летать в Батуми из Перми
АО "Ред Вингс"

При участии Ростеха создана первая в России система управления жизненным циклом дронов
Госкорпорация Ростех