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:

Аэрофлот увеличивает частоту рейсов из Москвы в Нячанг
ПАО "Аэрофлот"

Пассажиропоток Аэроэкспресса вырос на 20% в дни рекордного снегопада в Москве
ООО "Аэроэкспресс"

«Росэл» разработал сверхнадежный планшет для аппаратуры связи
Холдинг "Росэлектроника"

Авиакомпания NordStar выпустила первых бортпроводников
АО "Авиакомпания "НордСтар"

В аэропорту состоялось открытие нового офиса авиакомпании «Уральские авиалинии»
Московский аэропорт Домодедово

ЦАТ предложил внести изменения в отраслевые стандарты для 3D-печати
АО "ОДК"

От чертежей к алгоритмам: как студентов Передовой инженерной школы МАИ учат работать с искусственным интеллектом
Московский авиационный институт

На ОДК-СТАР установлено новейшее оборудование для изготовления агрегатов двигателей ПД-8 и ПД-14
АО "ОДК"

С «Паспортом путешественника» Авиасейлс из аэропорта Владивосток
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Международный аэропорт Шереметьево в лице 100% дочерней компании ООО «Перспектива» победил в аукционе на приобретение аэропорта Домодедово
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Производственно-учебный центр КВЗ обучил более 300 человек в рамках нацпроекта «Кадры»
Холдинг "Вертолеты России"

Аэропорт Сургута вошёл в тройку лидеров рейтинга пунктуальности российских аэропортов
Международный аэропорт Сургут

Будущее гражданской авиации: клиентоориентированность и технологический суверенитет НАИС и ДРОНТЕХ
НАИС

Пассажиропоток холдинга «Аэропорты Регионов» в 2025 году составил 18,7 млн человек
АО УК "Аэропорты Регионов"

ОДК передала заказчику третью серийную турбину ГТД-110М для крупнейшей электростанции Юга России
АО "ОДК"

Почти 200 раз забывали свои вещи в 2025 году пассажиры аэропорта Братск
Аэропорт Братск

С любовью к дальневосточному леопарду!
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Поезда и экспресс-автобусы Аэроэкспресс в аэропорты Шереметьево и Домодедово курсируют по расписанию в снегопад
ООО "Аэроэкспресс"

ОАК заключила предварительное соглашение с индийской компанией Flamingo Aerospace о поставке шести самолетов Ил-114-300
Госкорпорация Ростех

Авиакомпания NordStar подвела итоги производственной деятельности за 2025 год
АО "Авиакомпания "НордСтар"