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:

Геоскан представил обновленную платформу для настройки образовательных дронов Pioneer Station 2.0
ГК "Геоскан"

В ОДК-СТАР назвали лучшего по охране труда среди мастеров
АО "ОДК"

Сотрудничество Геофизического центра РАН и «Терра Тех» способствует развитию исследований Арктики
АО "Российские космические системы"

Ростех подтвердил успешную работу авиадвигателя ПД-8 в условиях ливней
Госкорпорация Ростех, АО «ОДК»

Авиакомпания NordStar расширяет действие услуги «Увеличенный срок для оплаты билета»
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Из аэропорта Владивосток на новогодние каникулы в Шанхай!
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Более 70 инженеров Ростеха принимают участие в V Конгрессе молодых ученых
Госкорпорация Ростех

Иркутский аэропорт установил новые мачты освещения
АО "Международный аэропорт Иркутск"

В главной авиагавани Камчатки открылась комната матери и ребёнка
АО УК "Аэропорты Регионов"

Utair будет выполнять полеты по 21 маршруту в зимнем сезоне из Тюмени
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Nordwind Airlines запускает регулярные рейсы между Казанью и Стамбулом
АО "Международный аэропорт "Казань", Nordwind Airlines

Первый в мире режим перехвата беспилотников появился в отечественном симуляторе «Квадросим»
Университет 2035

ЦАГИ представил инновационную разработку на Всероссийском форуме
ФАУ "ЦАГИ"

Аэрофлот запустил продажу дополнительных услуг через чат-бота
ПАО "Аэрофлот"

ОДК-Кузнецов организовал круглый стол по ключевым трендам в управлении персоналом
ПАО «ОДК-Кузнецов»

ГТЛК фиксирует уверенный рост выручки до 112 млрд рублей за 9 месяцев 2025 года, несмотря на внешние вызовы
АО "ГТЛК"

Международный аэропорт Красноярск фиксирует рост пассажиропотока на китайских направлениях
Международный аэропорт Красноярск

Три разработки и шесть побед: маёвцы отличились на всероссийском слёте инженерных команд в области БАС
Московский авиационный институт

Команда «ОКБ «Аэрокосмические системы» стала победителем конкурса «Авиастроитель года»
АО «ОКБ «Аэрокосмические системы»

Ростех объединился с ведущими вузами страны для создания прорывных технологий
Госкорпорация Ростех