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:

Главе Росавиации представили итоги работы аэропорта Внуково за 2024 год
Международный аэропорт Внуково

Группа «Аэрофлот» открывает рейсы между Калининградом и Кировском
Аэрофлот

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» усовершенствовал зимние сервисы к разгару горнолыжного сезона
Аэровокзал «Южно-Сахалинск»

Аэрофлот открывает продажу субсидированных билетов по маршруту Красноярск — Полярный
Аэрофлот

В аэровокзале «Южно-Сахалинск» оборудовали пространство для отдыха маломобильных пассажиров
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Авиакомпания Smartavia начала продажу билетов на субсидированных маршрутах
Smartavia

Аэропорт Жуковский завершил комплексное обновление сервиса для пассажиров с детьми
Аэропорт Жуковский

Аэрофлот запускает программу субсидированных перевозок между Красноярском и Самарой
Аэрофлот

Авиакомпания Red Wings сообщает о скидках и льготах для детей
Авиакомпания Red Wings

Новогоднее настроение в аэропорту Домодедово
Московский аэропорт Домодедово

Аэрофлот добавил аудиогиды по Минеральным Водам и Новосибирску в HiFi-стриминг Звук
ПАО "Аэрофлот"

Звезды на борту: S7 Airlines определила самый часто летающий знак зодиака
АО "Авиакомпания "Сибирь"

AZUR air увеличила частоту полетов на Пхукет в период новогодних праздников
Авиакомпания AZUR air

Первый миллион пассажиров и десяток новых сервисов: Аэровокзал «Южно-Сахалинск» подводит итоги года
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

КрасАвиа подвела итоги 2024 года
АО "КрасАвиа"

Иркутск ждет новый терминал
АО "Международный аэропорт Иркутск"

Авиакомпания «Аврора» открыла продажу билетов из Хабаровска в Амурзет до конца зимнего расписания 2025 года
АО "Авиакомпания "Аврора"

Международный аэропорт Владивосток подвел итоги работы с партнерами
АО "Международный аэропорт Владивосток"

ГТЛК успешно поставила 1,4 тыс. беспилотников по ГГЗ
АО "ГТЛК"

ГТЛК подводит итоги 2024 года
АО "ГТЛК"