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:

Nordwind запустил прямые рейсы по маршруту «Казань – Архангельск»
АО "Международный аэропорт "Казань"

Авиакомпания Smartavia завоевала «золото», «серебро» и «бронзу» премии Silver Mercury Awards-2026
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Авиатренажер для всех в аэропорту
Московский аэропорт Домодедово

Red Wings начала летать из Екатеринбурга в Астрахань
АО "Ред Вингс"

«Терра Тех» на форуме по безопасности: Геосервисы востребованы для решения специальных задач
АО "Российские космические системы"

Шереметьево – лучший аэропорт России
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Двойной триумф: Уральские авиалинии стали лауреатами премии «Крылья России» в номинациях «Авиакомпания года» и «Достижение в техобслуживании воздушных судов»
ОАО АК "Уральские авиалинии"

Авиакомпания NordStar – лауреат премии «Крылья России» по итогам работы в 2025 году
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Аэрофлот одержал победу в четырёх номинациях национальной премии «Крылья России»
ПАО "Аэрофлот"

Аэропорт Красноярск посетили обучающиеся профильных образовательных учреждений
Международный аэропорт Красноярск

Московский зоопарк и Аэроэкспресс заключили соглашение о сотрудничестве
ООО "Аэроэкспресс"

Аэрофлот продолжит регулярные рейсы на Сейшелы в летнем сезоне
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпания NordStar приглашает на выставку детских рисунков «Полет с NordStar глазами ребенка»
АО "Авиакомпания "НордСтар"

«Аврора» - дипломант национальной авиационной премии «Крылья России»
АО "Авиакомпания "Аврора"

Red Wings получила две награды Национальной авиационной премии «Крылья России»
АО "Ред Вингс"

Готовимся к увеличению рейсов в Китай: в аэровокзале «Южно-Сахалинск» подвели итоги фам-тура
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Аэропорт Хабаровск стал обладателем премии «Крылья России»
АО "Хабаровский аэропорт"

Эмирейтс покажет матчи «Ролан Гаррос» в прямом эфире на высоте 10 000 метров
Авиакомпания Emirates

Помощники экипажа: авиакомпания NordStar поздравила маленьких путешественников с днем защиты детей
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Шереметьево обслужил первых пассажиров по биометрической идентификации при прохождении предполетных процедур
АО "Международный аэропорт Шереметьево"