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 Smartavia показала свою новую форму на дефиле форменной одежды транспортной отрасли
АО "Авиакомпания Смартавиа"

INTEGRO Technologies - генеральный спонсор форума Развитие аэропортов - 2024
Центр стратегических разработок в гражданской авиации (ЦСР ГА)

«Победа» перевезла юбилейного клиента аэропорта Сочи
ООО "Авиакомпания "Победа"

Исполнилось 115 лет со дня рождения Михаила Миля
Холдинг "Вертолеты России"

Памятник вертолету Ми-171А2 установлен в Улан-Удэ
Холдинг "Вертолеты России"

Аэропорт Красноярск получил сертификат оператора противообледенительной защиты
Международный аэропорт Красноярск

«Газпромнефть-Аэро» запустила профориентационную программу для молодежи в Томске
АО "Газпромнефть-Аэро"

В S7 Group заявили о важности госрегулирования стоимости аэропортовых услуг
АО "Авиакомпания "Сибирь"

Авиакомпания «РусЛайн» открыла продажу билетов на рейсы 2025 года
АО АК "РусЛайн"

Авиакомпания «Ямал» открывает регулярные рейсы в Новый Уренгой из Шереметьево
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Двигатели ОДК обеспечили доставку грузов к МКС
АО "ОДК"

Вопросы эффективного управления затратами аэропортов рассмотрят на форуме Развитие аэропортов – 2024 в Москве 27 ноября
Центр стратегических разработок в гражданской авиации (ЦСР ГА)

Генеральный директор аэропорта Красноярск – в числе номинантов премии «Человек года»
Международный аэропорт Красноярск

«Уральские авиалинии» увеличили зарплаты техническому персоналу на 35%
ОАО АК "Уральские авиалинии"

ГТЛК и Правительство Ярославской области договорились о сотрудничестве в сфере беспилотной авиации
АО "ГТЛК"

Авиакомпания «Ямал» запускает ежедневные рейсы из Нового Уренгоя в московский аэропорт Шереметьево
АО УК "Аэропорты Регионов"

Студенты МГТУ ГА защитили честь вуза на главной неделе транспортников России
МГТУ ГА

УК «Аэропорты Регионов» представила в рамках «Транспортной недели» свои инвестиционные проекты и новые технологии для отрасли
АО УК "Аэропорты Регионов"

Ростех будет развивать научно-производственную кооперацию с ведущими вузами
Госкорпорация Ростех

Авиакомпания Red Wings пополнила свой флот новым самолётом SSJ-100
АО "Ред Вингс"