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:

Аэрофлот запустил мобильные кассы на стойках регистрации в 13 аэропортах России
ПАО "Аэрофлот"

Выпущена почтовая марка с новейшим двигателем 177С разработки ОДК
АО "ОДК"

Red Wings начала полеты из Томска в Улан-Удэ
АО "Ред Вингс"

Проект «Собака эмоциональной поддержки» возобновляет работу в аэропорту Красноярск
Международный аэропорт Красноярск

Двигатели ОДК обеспечили старт ракеты «Союз» с космодрома Плесецк
АО «ОДК» ; ПАО «ОДК-Кузнецов»

3 000 пассажиров Аэроэкспресса воспользовались бесплатным сервисом «Персональный помощник» в 2025 году
ООО "Аэроэкспресс"

Около пяти тысяч сотрудников ОДК-УМПО прошли независимую оценку квалификации в 2025 году
АО "ОДК"

Шереметьево представил образ специалиста 2035 года и подходы к управлению аэропортом будущего
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Шереметьево представил на форуме НАИС ИТ-проекты отраслевого значения
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

«Росэл» представил на выставке NAIS-2026 решения для комплексной безопасности аэропортов
Холдинг «Росэл»

Соглашение о создании программно-аппаратных комплексов для субъектов критической информационной инфраструктуры
РЕД СОФТ

Аэрофлот обновил меню в классе Эконом
ПАО "Аэрофлот"

Аэропорт Шереметьево действовал в рамках закона, что подтверждено решением Верховного Суда РФ
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

AZUR air стала победителем Х Премии RuSky Awards за освоение новых и перспективных маршрутов
Авиакомпания AZUR air

Курс Геоскана по управлению безопасностью полетов прошли представители 81 организации
ГК "Геоскан"

«ЮТэйр» признан лидером в поддержке спорта на премии RUSky Awards
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Шереметьево – лучший аэропорт России и цифровой отраслевой лидер
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Домодедово — гостеприимный аэропорт страны!
Московский аэропорт Домодедово

Red Wings открыла новый регулярный рейс из Самары в Ханты-Мансийск
АО "Ред Вингс"

ОАК и Правительство Хабаровского края подписали новое соглашение о социально-экономическом сотрудничестве и программу социального партнерства
ПАО "ОАК"