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 и благотворительный фонд «Антон тут рядом» выпустят антистресс-подушку для пассажиров с аутизмом и тревожностью.
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Минпромторг России наградил ветерана Казанского вертолетного завода
Холдинг "Вертолеты России"

Авиакомпания Smartavia приступила к работе по летнему расписанию
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Международный аэропорт Самарканда перешел на весеннее-летнее расписание полетов
AIR MARAKANDA

Utair открывает рейсы в Ленкорань из Москвы
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

В депо «Аэроэкспресс» пройдет Тотальный диктант
ООО "Аэроэкспресс"

Red Wings возобновляет рейсы в Алматы из Москвы
АО "Ред Вингс"

Электроника для космоса: РКС разработали новую технологию диагностики при производстве микросхем
АО "Российские космические системы"

Ростех создал уникальный пресс для гибки деталей фюзеляжа самолета
Госкорпорация Ростех

Международный аэропорт «Казань» перешёл на летнее расписание: запланировано открытие новых рейсов
АО "Международный аэропорт "Казань"

В аэропорту Красноярск сменилось руководство
Международный аэропорт Красноярск

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» подвел итоги марта и первого квартала 2025 года
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Увеличено число рейсов из аэропорта Домодедово в Махачкалу
Московский аэропорт Домодедово

Московский аэропорт Домодедово перешел на весенне-летнее расписание
Московский аэропорт Домодедово

Аэропорт Братск открывает прямой рейс в Сочи
Аэропорт Братск

Прямой рейс из Уфы в Батуми!
АО "Международный Аэропорт "Уфа"

Авиакомпания «Россия» и СИБУР представили уникальную ливрею самолёта в честь Дмитрия Менделеева
ПАО "Аэрофлот"

S7 Airlines начала выполнять рейсы из Новосибирска в Салехард
АО "Авиакомпания "Сибирь"

Интегрированы дополнительные кабины паспортного контроля по прибытии в международном терминале аэропорта Иркутск
АО "Международный аэропорт Иркутск"

«Уральские авиалинии» с 24 мая возобновляют полёты по маршруту Екатеринбург — Махачкала — Екатеринбург
ОАО АК "Уральские авиалинии"