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:

ОДК-СТАР успешно протестировало отечественное ПО в области математического моделирования
АО "ОДК-СТАР"

ОДК-Кузнецов завершил региональный отборочный этап чемпионата по физике «Построй карьеру в ОДК»
АО "ОДК"

Диагностика от Академии Ростеха: выявление будущих руководителей среди персонала
Академия Ростеха

Red Wings начнет летать в Ереван из Оренбурга
АО "Ред Вингс"

Ростех досрочно поставил в аэропорт Нарьян-Мара новейший радиолокатор для связи самолетов с землей
Госкорпорация Ростех

АКРА подтвердило кредитный рейтинг ГТЛК на уровне АА-(RU) со «стабильным» прогнозом
АО "ГТЛК"

Компания «НордПорт» оказывает поддержку при проведении сертификационных испытаний новых российских самолетов
Компания «НордПорт»

1 500 поздравлений отправили пассажиры Аэроэкспресса за время работы Весенней почты в терминалах компании
ООО "Аэроэкспресс"

Аэрофлот вводит новые дополнительные рейсы в Таиланд, на Мальдивы и на Шри-Ланку с марта по июнь
ПАО "Аэрофлот"

AZUR air перевезла в/из Вьетнама более 300 тыс. пассажиров за год полетов
Авиакомпания AZUR air

ГТЛК успешно разместила выпуск ЦФА GTLK-03
АО "ГТЛК"

ГТЛК разместит выпуск ESG-облигаций серии 002Р-12
АО "ГТЛК"

Управляющим директором ТАНТК им. Г.М. Бериева назначен Николай Савицких
ПАО "ОАК"

«Российские космические системы» на «Архимед-2026»: высокие технологии для инновационного космоса
АО "Российские космические системы"

Геоскан разработал первую в России операционную систему для образовательных дронов
ГК "Геоскан"

Авиакомпания «РусЛайн» открыла продажу билетов на рейсы из Ханты-Мансийска в Сухум с апреля
АО АК "РусЛайн"

Самолеты «КрасАвиа» будут обслуживаться в современном ангаре
АО "КрасАвиа"

Red Wings запускает распродажу авиабилетов со скидками до 90%
АО "Ред Вингс"

В международном аэропорту Красноярск создан крупнейший в Сибири теплый ангар для технического обслуживания воздушных судов
Международный аэропорт Красноярск

Специалисты ОДК-Кузнецов стали лауреатами всероссийского конкурса «Инженер года-2025»
ПАО "ОДК-Кузнецов"