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 открыл мемориальную доску в честь «фельдъегеря Победы» - легендарного пилота, доставившего в Москву Акт о безоговорочной капитуляции фашисткой Германии в мае 1945 года
ПАО "Аэрофлот"

Геоскан почти на 45% увеличил выработку для беспилотника «Геоскан 801»
ГК "Геоскан"

Аэропорт Шереметьево предлагает пассажирам альтернативную возможность регистрации на рейс и сдачи багажа
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Авиакомпания «РусЛайн» выполнит разовые рейсы на направлении Пермь – Сухум в начале следующего года
АО АК "РусЛайн"

Аэрофлот и Шереметьево запустили 10 новых киосков саморегистрации на внутренних рейсах
ПАО "Аэрофлот"

ОАК передала ВКС России партию самолетов Су-34
Госкорпорация Ростех

Utair открыл продажу билетов в Краснодар из Тюмени
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

«Вертолеты России» поставили партию Ми-8 для Крайнего Севера и Дальнего Востока
Холдинг "Вертолеты России"

Пресс-конференцию посвятили новому рейсу в Макао из Международного аэропорта Владивосток
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Международный аэропорт Красноярск встретил 4-х миллионного пассажира в 2025 году
Международный аэропорт Красноярск

В МАИ разработали методы прогнозирования опасного вихревого кольца у вертолётов
Московский авиационный институт

Студенты-разработчики новых технологий для двигателестроения получили научные стипендии ОДК
АО "ОДК"

ГТЛК подводит итоги деятельности за 10 месяцев 2025 года
АО "ГТЛК"

Аэрофлот увеличивает частоту рейсов на Бали в новогодние праздники
ПАО "Аэрофлот"

Целевики ОДК-Кузнецов победили во Всероссийской олимпиаде по авиадвигателям и энергоустановкам
АО "ОДК"

Делегация международного аэропорта Красноярск провела переговоры с китайскими авиакомпаниями
Международный аэропорт Красноярск

«Аэрофлот Техникс» отмечает 10-летие
ПАО "Аэрофлот"

Беспилотники Геоскана для видеомониторинга приняты на службу МЧС России
ГК "Геоскан"

Utair открыл рейсы в Краснодар из Санкт-Петербурга
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Юрий Трутнев посетил Улан-Удэнский авиационный завод холдинга «Вертолеты России»
Холдинг "Вертолеты России"