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:

Иркутский аэропорт перешел на СХД TATLIN.FLEX.PRO
YADRO

Аэрофлот и Сбер создадут «умный» онлайн-сервис на основе генеративного ИИ для планирования путешествий
ПАО "Аэрофлот"

В Биробиджане завершено строительство первой вертолётной площадки для санитарной авиации ЕАО
ООО «Хэдс»

ГТЛК представила на Транспортной неделе-2025 сквозные решения на стыке космоса, беспилотников и ИИ
АО "ГТЛК"

Премьер-министр России вручил Орден Дружбы Первому заместителю Гендиректора по производству АО «МАШ» А.О. Никулину
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Utair будет выполнять полеты по 30 маршрутам из Внуково
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Крупнейшее семейное кафе от «Союзмультфильма» открылось в аэропорту Домодедово
Московский аэропорт Домодедово

Аэропорт Шереметьево представил экспертному сообществу программу поддержки пассажиров в условиях сигнала «Ковер»
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Эмирейтс разместила дополнительный заказ на 8 самолетов Airbus A350-900 стоимостью 3,4 млрд долларов США на авиасалоне Dubai Airshow 2025
Авиакомпания Emirates

Специалисты ОДК создали технологию изготовления легких и прочных деталей авиадвигателя ПД-8
АО "ОДК"

Руководитель Шереметьево Михаил Василенко представил сервисную среду для комфортных семейных путешествий
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Gulf Air начинает выполнение полетной программы в Международный аэропорт Шереметьево
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Эмирейтс запускает следующий этап программы модернизации авиапарка: 111 самолётов получат обновленные салоны и новые бортовые решения
Авиакомпания Emirates

«ЮТэйр» получил шесть новых вертолетов МИ-8МТВ-1 от ГТЛК
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Шереметьево представляет на выставке «Транспорт России» комфортную сервисную среду, глобальную сеть маршрутов и новейшие ИТ-проекты
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Шереметьево – флагман отрасли в области развития грузоперевозок и подготовки профессиональных кадров
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Предприятие холдинга «Вертолеты России» стало лауреатом конкурса «Авиастроитель года»
Холдинг "Вертолеты России"

ГТЛК передала «ЮТэйр-Вертолетные услуги» шесть Ми-8МТВ-1
АО "ГТЛК"

Сегодня ГТЛК отмечает 24-летие!
АО "ГТЛК"

Компании Венесуэлы и Ростеха договорились о совместных проектах в сфере металлургии, транспорта и финансов
Госкорпорация Ростех