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:

Як-130М получил комплекс активной защиты
Госкорпорация Ростех

ОДК-Кузнецов провел «Неделю без турникетов» в новом формате
ПАО «ОДК-Кузнецов»

Авиарейсы между Братском и Иркутском стали ежедневными
Аэропорт Братск

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» открывает осенне-зимний период дополнительными рейсами на межрегиональных направлениях
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Международный аэропорт Красноярск переходит на осенне-зимнее расписание полетов
Международный аэропорт Красноярск

Символичный старт зимы: S7 Airlines связала прямыми рейсами Хабаровск и Пекин
АО "Хабаровский аэропорт"

Аэрофлот бесплатно перевезёт снаряжение для зимних и водных видов спорта
ПАО "Аэрофлот"

Осенне-зимнее расписание аэропорта Хабаровск: расширение рейсов в Китай, современные исторические максимумы и усиление присутствия S7 Airlines
АО "Хабаровский аэропорт"

Международный аэропорт Владивосток переходит на зимнее расписание полетов
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Аэрофлот вводит дополнительные рейсы в пункты Дальнего Востока на время школьных каникул
ПАО "Аэрофлот"

Геоскан разработал программы обучения по применению БАС в задачах технической инвентаризации недвижимости
ГК "Геоскан"

Строительство нового аэровокзального комплекса аэропорта Горно?Алтайск вышло на новый этап: смонтирована первая из шестнадцати мегаколонн
АО «Аэропорт Горно-Алтайск»

В аэропорту Краснодар на осенне-зимний период запланированы рейсы по 26 направлениям
Международный аэропорт Краснодар

ОДК получила сертификат разработчика поршневого двигателя М105
АО "ОДК"

Аэровокзал Южно-Сахалинска представил выставку юбилейного фестиваля «Поющие острова»
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Авионика Ростеха для «Суперджета» выдерживает удар молнии и жару в 85 °C
Госкорпорация Ростех

Аэропорт «Гагарин» переходит на зимнее расписание
АО УК "Аэропорты Регионов"

Авиакомпания NordStar первой среди российских авиаперевозчиков интегрировала в бортовую систему развлечений видеоинструкцию по безопасности на борту на русском жестовом языке
АО "Авиакомпания "НордСтар"

УК «Аэропорты Регионов» представила сервис для самообслуживания пассажиров в системе розыска багажа
АО УК "Аэропорты Регионов"

Детские дорожные наборы Аэрофлота удостоены премии Best for Kids
ПАО "Аэрофлот"