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:

В МАИ стартовал чемпионат по дрон-рейсингу «Пульс неба 2025»
Московский авиационный институт

Метеодрон, VR-тренажёр и электросонар: объявлены победители конкурса «Я — конструктор будущего» МАИ и СоюзМаш
Московский авиационный институт

МАИ получил премию «Авиастроитель года» за подготовку кадров для регионов
Московский авиационный институт

Набираем скорость на высоте 12 000 метров: Эмирейтс готовит крупнейший в мире парк широкофюзеляжных самолетов с подключением Starlink — сверхбыстрый интернет появится на 232 Boeing 777 и A380
Авиакомпания Emirates

АКРА подтвердило высокий ESG-рейтинг ГТЛК на уровне ESG-3 (AA) со стабильным прогнозом
АО "ГТЛК"

Почта России возобновила доставку отправлений в США
АО "Почта России"

Аэрофлот увеличивает частоту полётов между Москвой и Горно-Алтайском
ПАО "Аэрофлот"

Red Wings перевезла на Шри-Ланку более 160 тысяч пассажиров
АО "Ред Вингс"

Учебно-боевой самолет Як-130М впервые представлен за рубежом
ПАО "ОАК"

«Вертолеты России» впервые представили импортозамещенный «Ансат» на Dubai Airshow 2025
Холдинг "Вертолеты России"

Вручены награды лауреатам VI ежегодной Премии имени Николая Макаровца
Госкорпорация Ростех

Сотрудники Ростеха одержали победу на международном чемпионате «Хайтек»
Госкорпорация Ростех

Международный аэропорт Владивосток увеличил пассажиропоток на 10% за 10 месяцев 2025 года
АО "Международный аэропорт Владивосток"

15 ноября 2025 г. на 77-м году ушел из жизни Владимир Николаевич Тасун.
АЭВТ

ОДК представит в Дубае передовые авиадвигатели для вертолетов, самолетов и БПЛА
АО "ОДК"

ЦАТ обучит инженеров работе в российских системах проектирования и анализа деталей авиадвигателей
АО «Центр аддитивных технологий»

Международный аэропорт Красноярск готов к зиме: парк спецтехники пополняется новыми машинами
Международный аэропорт Красноярск

AZUR air обеспечила 13000 часов летной подготовки на полнопилотажном тренажере Boeing 757/767
Авиакомпания AZUR air

Объединенная авиастроительная корпорация продемонстрирует ключевые проекты на международном авиакосмическом салоне Dubai Air Show
ПАО "ОАК"

Ростех представит передовые разработки для ПВО на Dubai Airshow 2025
Госкорпорация Ростех