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:

Кадры для космоса: в МАИ подготовят более 2100 специалистов по проектированию, эксплуатации и обработке данных со спутников
Московский авиационный институт

Red Wings впервые открыла рейс из Екатеринбурга в Апатиты – к горнолыжным склонам Хибин
АО "Ред Вингс"

Разработки предприятий ОДК получили награды премии «Авиастроитель года»
АО "ОДК"

Shohin Airlines открывает маршруты, соединяющие регионы Таджикистана
Авиакомпания Shohin Airlines

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» признали лучшим в сфере обеспечения транспортной безопасности
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Международный аэропорт Владивосток увеличил пассажиропоток по итогам десяти месяцев 2026 года на 10%
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Ростех создал электродвигатели для беспилотников и роботов втрое легче прежних моделей
Госкорпорация Ростех

AZUR air выполнила первые в зимнем сезоне рейсы на Пхукет со средней загрузкой 98,4%
Авиакомпания AZUR air

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

Аэрофлот расширяет географию «Полётного абонемента»
ПАО "Аэрофлот"

ОДК удостоена премии «Сделано в России – 2026» за создание новейшего авиадвигателя ПД-8
АО "ОДК"

ОДК перешла на единые стандарты оборудования для 3D-печати деталей двигателей
АО "ОДК"

Первые шаги в карьере – с аэровокзалом «Южно-Сахалинск»: главная авиагавань приняла на практику новый поток островных студентов
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Аэропорт Владивосток отмечает День качества: в центре внимания — пассажир и его комфорт
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Аэроэкспресс, Роскосмос и Cosmos Selection Москва Шереметьево Аэропорт 5* провели экскурсию по звёздному небу
ООО "Аэроэкспресс"

Ростех оснастил аэродром в Санкт-Петербурге новым комплексом управления полетами
Госкорпорация Ростех

Авиакомпания NordStar презентовала зону регистрации для пассажиров с детьми в аэропорту Домодедово
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Аэрофлот провёл встречу с официальной делегацией Международной ассоциации воздушного транспорта (ИАТА)
ПАО "Аэрофлот"

Сотрудники ОДК-Салют отмечены наградами научно-технической конференции им. А.Я. Березняка
АО "ОДК"

Эмирейтс расширяет географию полетов с Премиальным экономическим классом и предлагает больше возможностей для путешествий в теплые страны этой зимой
Авиакомпания Emirates