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:

Рейсы из аэропорта Красноярск в Краснодар станут ежедневными
Международный аэропорт Красноярск –

Аэропорт Жуковский и «Белавиа»: 10-летие первого рейса и новое партнерство!
Аэропорт Жуковский

Аэрофлот подвёл итоги перевозок за лето: самые популярные российские и зарубежные направления
Аэрофлот

Ведущее двигателестроительное предприятие ОМО им. П.И. Баранова отметило 110-летие
ОДК

Группа «Аэрофлот» объявляет операционные результаты за август 2026 года
Аэрофлот

Новый набор целевиков ОДК-УМПО приступил к обучению в профильных вузах и колледжах
ОДК

«Пожар» ликвидировали в аэропорту Иркутска

Шереметьево начал специальное транспортное обслуживание участников Международного фестиваля молодежи
Международный аэропорт Шереметьево

Аэрофлот — официальный авиаперевозчик и партнёр Международного фестиваля молодёжи
Аэрофлот

Из аэропорта Краснодар «Аэрофлот» увеличивает частоту рейсов в Красноярск
Международный аэропорт Краснодар

Геоскан представил решение для автономной навигации беспилотников без ГНСС
Геоскан

Группа «Аэрофлот» увеличивает частоту рейсов между Красноярском и Краснодаром
Аэрофлот

Аэрофлот обновляет три вида специального питания на борту
Аэрофлот

Авиакомпания «Аврора» открыла продажу авиабилетов на рейсы из Хабаровска в Амурзет, Южно-Сахалинска в Советскую Гавань и Петропавловска-Камчатского в Северо-Курильск до конца 2026 года
Авиакомпания «Аврора»

Аэрофлот стал лауреатом IR-премии MOEX «Рынок выбирает»
Аэрофлот

ОАК представляет в Нью-Дели комплексные решения для развития авиаперевозок в Индии
ОАК

Аэропорт Братск восстановил мурал в честь юбилея предприятия
Аэропорт Братск

Учения по пожарной безопасности пройдут в аэропорту Иркутска
Аэропорт "Иркутск"

Из аэропорта Владивосток возобновляются рейсы в Ичан
Международный аэропорт Владивосток

Порядка 3 миллионов пассажиров перевез Аэроэкспресс за лето
Аэроэкспресс