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:

Utair предлагает скидку 25% на билеты в Дубай из Сургута и Тюмени
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

AZUR air — в тройке крупнейших российских авиакомпаний по пассажиропотоку на международных воздушных линиях
Авиакомпания AZUR air

ГТЛК открыла книгу заявок по размещению валютных облигаций серии 001P-22 в долларах США
АО "ГТЛК"

Наша санавиация спасла жизнь сотруднику ДПС в Оренбургской области.
Госкорпорация Ростех

Аэрофлот открыл продажу билетов на прямые собственные рейсы из Сочи в Стамбул
ПАО "Аэрофлот"

Специалисты ОДК улучшили конструкцию важных узлов авиадвигателя ПС-90А
АО "ОДК"

Международный аэропорт Владивосток продолжил наращивать темпы роста пассажиропотока в первом месяце 2026 года
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Первые «Профессионалы» у руля: сотрудники аэровокзала «Южно-Сахалинск» завершили неделю наставничества на главном чемпионате страны
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Умный планировщик: в МАИ создали интеллектуальную систему управления производством
Московский авиационный институт

В МАИ разработали проект системы охлаждения для будущей лунной базы
Московский авиационный институт

В МАИ разработали метод повышения прочности и долговечности авиадеталей с помощью нанотрубок
Московский авиационный институт

В МАИ разработали перспективный лёгкий заполнитель для обшивки космических аппаратов и самолётов
Московский авиационный институт

МАИ запустил программу дополнительного обучения преподавателей для совершенствования подготовки инженеров
Московский авиационный институт

Завершено внедрение отечественных композитов в конструкцию МС-21
ПАО "ОАК"

Группа «Аэрофлот» объявляет операционные результаты за январь 2026 года
ПАО "Аэрофлот"

На предприятии ОДК-СТАР открыт новый производственный участок
АО "ОДК"

Аэрофлот открыл продажу билетов на прямые собственные рейсы из Сочи в Ереван
ПАО "Аэрофлот"

Аэроэкспресс запустит 4 новых усовершенствованных автобуса на маршруте до аэропорта Шереметьево
ООО "Аэроэкспресс"

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» внедрил систему самостоятельной регистрации пассажиров и сдачи багажа
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Билеты в Макао стали доступнее!
АО "Международный аэропорт Владивосток"