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:

«Газпромнефть-Аэро» провела экологическую акцию в Санкт-Петербурге
АО «Газпромнефть-Аэро»

«РТ-Техприемка» познакомила студентов МАИ с современными робототехническими решениями для промышленности
АО "РТ-Техприемка"

Шереметьево предлагает многодетным семьям новый сервис на паркингах
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

«Сирена-Трэвел» подготовила специалистов Air Koryo к продажам на рейсы российских авиаперевозчиков
Компания «Сирена»

Аэрофлот открывает продажу билетов на прямые рейсы между Санкт-Петербургом и Астаной
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпания NordStar возобновляет маршруты из Норильска: Пермь и Казань в летнем сезоне 2026 года
АО "Авиакомпания "НордСтар"

В ОДК-СТАР создают робота для транспортировки деталей и инструмента
АО "ОДК"

Импортозамещенный вертолет Ми-171А3 проверили экстремальным холодом в Якутии
Госкорпорация Ростех

Реальность конструкторского бюро — на парах: как МАИ формирует профессиональные навыки студентов
Московский авиационный институт

Студенты МАИ разрабатывают доступный учебный комплекс по дистанционному зондированию Земли для школ
Московский авиационный институт

В МАИ создают систему защиты космонавтов от разрушения костей в длительных полётах
Московский авиационный институт

Аэрофлот обновил «Вегетарианское» и «Русское» специальное питание на борту
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпания Smartavia проводит акцию в честь 81-й годовщины Победы в Великой Отечественной войне
АО "Авиакомпания Смартавиа"

AZUR air перевезла почти 400 тысяч пассажиров в первом квартале 2026 года
Авиакомпания AZUR air

Аэрофлот проведёт традиционную акцию для ветеранов в честь 81-й годовщины Победы
ПАО "Аэрофлот"

Ростех и МАИ запустили обучение для разработчиков беспилотных систем
Госкорпорация Ростех

«Росэл» освоил технологию тонкостенного литья деталей из алюминия в интересах радиоэлектронной отрасли
Холдинг «Росэл»

В аэровокзале «Южно-Сахалинск» прошёл межрегиональный тур чемпионата «Профессионалы»
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

40 человек написали Тотальный диктант в движущемся двухэтажном аэроэкспрессе
ООО "Аэроэкспресс"

Red Wings выполнила первый рейс в Тель-Авив
АО "Ред Вингс"