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:

ГТЛК разместит первый выпуск ЦФА для розничных инвесторов
АО "ГТЛК"

Аэрофлот открывает прямые рейсы из Краснодара в Анталью
ПАО "Аэрофлот"

Европейский инвестиционный фонд инвестирует в Shohin Airlines
Shohin Airlines

Red Wings перевезла на Шри-Ланку около 200 тысяч пассажиров
АО "Ред Вингс"

Аэрофлот сможет перевозить до 230 тыс. дополнительных пассажиров за счёт перекомпоновки салонов на 29 самолётах
ПАО "Аэрофлот"

ОДК-Сервис наращивает производственные мощности для освоения новых видов ремонта двигателей
АО "ОДК"

Авиакомпания NordStar подвела итоги реализации федерального проекта «Производительность труда» на примере собственного центра технического обслуживания воздушных судов за 2025 год
АО "Авиакомпания "НордСтар"

В аэропорту Шереметьево прошли выездные администрации руководителей городов Химки и Лобня
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Аэропорт Шереметьево представил спектр премиальных услуг для эксклюзивных туров на крупнейшей отраслевой выставке MITT
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Проект будущего аэродрома Архыз получил одобрение Главгосэкспертизы
АО УК "Аэропорты Регионов"

Red Wings ввела новую услугу перевозки животных на соседнем кресле
АО "Ред Вингс"

На данные дистанционного зондирования Земли со спутников ГТЛК появится подписка
АО "ГТЛК"

Red Wings открывает новый маршрут из Екатеринбурга в Узбекистан
АО "Ред Вингс"

На предприятиях ОДК успешно трудятся более 470 слабослышащих сотрудников
АО "ОДК"

Международный аэропорт Владивосток по итогам двух месяцев увеличил пассажиропоток на 11%
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Red Wings начнет летать из Екатеринбурга в Баку
АО "Ред Вингс"

Уральские авиалинии завершили перевозку туристов из ОАЭ
ОАО АК "Уральские авиалинии"

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

В ОДК-Кузнецов стартовал чемпионат опорных школ «Каракури. Инженерное мышление»
ПАО «ОДК-Кузнецов»

Аэроэкспресс и Фонд «Обнажённые сердца» подписали соглашение о сотрудничестве
ООО "Аэроэкспресс"