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:

Геоскан и ИТМО открыли молодежное конструкторское бюро
ГК "Геоскан"

Работники ОДК-Кузнецов приняли участие в экологической акции в День Волги
ПАО «ОДК-Кузнецов»

В России создают тяжелый беспилотный вертолет для Арктики и Сибири
ГК «Аэромакс»

ГТЛК открыла книгу заявок по размещению локальных облигаций серии 002P-13
АО "ГТЛК"

«Росэл» впервые показал на ЦИПР-2026 «умные» беспилотники для сельского хозяйства
Холдинг «Росэл»

Компания «Высокоточные комплексы» выступит генеральным партнёром МАИФ – 2026
МАИФ

Аэрофлот увеличивает квоту билетов по «плоскому» тарифу в/из Калининграда и запускает дополнительные рейсы на летний сезон
ПАО "Аэрофлот"

«РТ-Техприемка» представила корпоративный ИИ-помощник на ЦИПР-2026
АО "РТ-Техприемка"

Аэропорт Красноярск отработал алгоритмы действий при выявлении опасной инфекции на борту
Международный аэропорт Красноярск

Авиакомпания NordStar приняла участие в форуме по повышению производительности труда в Красноярске
АО "Авиакомпания "НордСтар"

AZUR air возобновляет полёты в Бодрум и Даламан из Москвы в летнем расписании
Авиакомпания AZUR air

Шереметьево и МТС создадут единую интеллектуальную цифровую среду аэропорта
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Биометрия взлетает: ЦБТ и Шереметьево объединяют усилия на ЦИПР-2026
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

«Росэл» показал на ЦИПР-2026 обновленную версию ПАК САПР для проектирования зданий
Холдинг "Росэлектроника"

«РТ-Техприемка» совместно с научно-техническими партнерами займутся импортозамещением цифровых решений для промышленности
АО "РТ-Техприемка"

Информационное сообщение
АО "Авиакомпания Смартавиа"

В Центре аддитивных технологий ОДК испытали новый российский титановый сплав
АО "ОДК"

Шереметьево представил на ЦИПРе ИТ-инновации и новые направления цифрового развития аэропортовой отрасли
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Шереметьево – лидер по разработке и применению биометрических технологий среди аэропортов России
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Аэрофлот представил на ЦИПР умного голосового помощника для пассажиров
ПАО "Аэрофлот"