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:

Реальность конструкторского бюро — на парах: как МАИ формирует профессиональные навыки студентов
Московский авиационный институт

Студенты МАИ разрабатывают доступный учебный комплекс по дистанционному зондированию Земли для школ
Московский авиационный институт

В МАИ создают систему защиты космонавтов от разрушения костей в длительных полётах
Московский авиационный институт

Аэрофлот обновил «Вегетарианское» и «Русское» специальное питание на борту
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпания Smartavia проводит акцию в честь 81-й годовщины Победы в Великой Отечественной войне
АО "Авиакомпания Смартавиа"

AZUR air перевезла почти 400 тысяч пассажиров в первом квартале 2026 года
Авиакомпания AZUR air

Аэрофлот проведёт традиционную акцию для ветеранов в честь 81-й годовщины Победы
ПАО "Аэрофлот"

Ростех и МАИ запустили обучение для разработчиков беспилотных систем
Госкорпорация Ростех

«Росэл» освоил технологию тонкостенного литья деталей из алюминия в интересах радиоэлектронной отрасли
Холдинг «Росэл»

В аэровокзале «Южно-Сахалинск» прошёл межрегиональный тур чемпионата «Профессионалы»
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

40 человек написали Тотальный диктант в движущемся двухэтажном аэроэкспрессе
ООО "Аэроэкспресс"

Red Wings выполнила первый рейс в Тель-Авив
АО "Ред Вингс"

Космос для цифровой экономики: технологии «Российских космических систем» на выставке Expocifra-2026
АО "Российские космические системы"

Red Wings запускает прямые рейсы из Тюмени в Тбилиси
АО "Ред Вингс"

Авиакомпания «ЮВТ АЭРО» и международный аэропорт «Казань» имени Габдуллы Тукая объявляют «Неделю Тукая»
АО "ЮВТ АЭРО" ; АО "Международный аэропорт "Казань"

Shohin Airlines и Airbus выходят на финальную стадию переговоров
Авиакомпания Shohin Airlines

«РТ-Техприемка» проверила ОНПП «Технология» на соответствие требованиям Ростеха в области качества
АО "РТ-Техприемка"

Двигатели ОДК обеспечили старт ракеты «Союз-2» с космодрома Плесецк
АО «ОДК» ; ПАО «ОДК-Кузнецов»

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» представил более востребованные в авиации профессии на Всероссийской ярмарке трудоустройства
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

«Подорожник» Ростеха защитит электронику дронов от воздействия РЭБ
Госкорпорация Ростех