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:

Авиакомпания «Волга-Днепр» выступила организатором конференции, посвященной памяти В.И. Толмачева
Авиакомпания «Волга-Днепр»

Специалист ЦАГИ рассказал о работах в области композитов на международной конференции
ФАУ ЦАГИ

S7 Airlines запустила подкаст о необычных увлечениях жителей городов России
АО "Авиакомпания "Сибирь"

Выставка «45 минут до вылета» открылась в международном аэропорту Хабаровск
АО "Хабаровский аэропорт"

Utair предлагает скидки до 50% на билеты по курортным направлениям
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

ТКП отметило своё 30-летие: X Конференция участников СВВТ открыла новую эру развития российской авиационной отрасли
ТКП

Аэропорт Домодедово: рост пассажиропотока по направлениям в Среднюю Азию
Московский аэропорт Домодедово

В МАИ обсудили перспективы развития систем управления винтокрылых машин
Московский авиационный институт

Система Kaspersky Antidrone стала победителем премии «Лучший промышленный дизайн России 2024»
"Лаборатория Касперского"

«Калашников» унифицирует катапульту для своих БЛА с учетом опыта СВО
АО "Концерн "Калашников"

Группа «Аэрофлот» этим летом увеличила перевозки
Международный аэропорт Красноярск

Высокий полет Эрмитажа с «Россией»
АО "Авиакомпания "Россия"

На 32% чаще пассажиры стали покупать билеты в мобильном приложении «Аэроэкспресс» после его обновления
ООО "Аэроэкспресс"

Группа «Аэрофлот» этим летом на 45% увеличила перевозки через Красноярск
ПАО "Аэрофлот"

«Им покоряется небо»: открылась новая выставка, организованная при участии ЦАГИ
ФАУ "ЦАГИ"

Аэропорт Новый Уренгой готовится к работе в зимний период
АО УК "Аэропорты Регионов"

Серийный вертолет Ка-32А11М совершил первый полет
Госкорпорация Ростех

Промдизайн оборудования Ростеха признан одним из лучших в России
Госкорпорация Ростех

Аэропорт Елизово готовится к работе в предстоящую зиму
АО УК "Аэропорты Регионов"

Группа «Аэрофлот» перевезла за лето рекордное количество пассажиров по России
ПАО "Аэрофлот"