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:

Сибирячок-5: сделан, чтобы видеть весь мир
ГАСКАР

Вызовы и точки роста: в МАИ обсудили будущее радиолокационных спутников дистанционного зондирования Земли
Московский авиационный институт

В МАИ торжественно вручили дипломы первым выпускникам целевой программы «Крылья Ростеха»
Московский авиационный институт

Первые выпускники трека «Крылья Ростеха» будут создавать авиадвигатели на предприятиях ОДК
АО "ОДК"

В МАИ торжественно вручили дипломы первым выпускникам-целевикам программы «Крылья Ростеха»
Госкорпорация Ростех

На заседании в РКС сформировали предложения по фотонике для Минпромторга
АО "Российские космические системы"

Превратить диплом в бизнес-проект: студенты МАИ начнут выполнять ВКР в виде стартапов
Московский авиационный институт

В МАИ разрабатывают интеллектуальную систему управления роем дронов для сложных миссий
Московский авиационный институт

В МАИ создали первый отечественный миниатюрный гоночный дрон
Московский авиационный институт

Парк спецтехники вышел на новый уровень мощности
АО "Международный аэропорт Иркутск"

Авиакомпания «Аврора» поддержала запуск нового сервиса для пассажиров с детьми в аэровокзале «Южно?Сахалинск»
АО "Авиакомпания "Аврора"

В аэровокзале «Южно-Сахалинск» обустроили новое пространство для отдыха самых маленьких пассажиров
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Министр туризма Республики Абхазия посетил Международный аэропорт «Сухум»
ООО «Международный аэропорт «Сухум»

Utair открыл продажу билетов в Стамбул из Тюмени
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Red Wings будет летать в Грузию из Новосибирска
АО "Ред Вингс"

Минусы обращаем в плюсы: команда аэровокзала «Южно-Сахалинск» показала высокий результат на тренингах по производственной системе
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Ключевой элемент системы управления двигателем ВК-1600В успешно прошел сертификационный аудит
АО "ОДК"

Геоскан и «Рослесозащита» будут совместно развивать решения для лесного хозяйства на основе беспилотных технологий
ГК "Геоскан"

Авиакомпания «Аврора» выступила ключевым партнером чемпионата профессионального мастерства по компетенции «Бортовой проводник»
АО "Авиакомпания "Аврора"

Red Wings запускает прямые рейсы между Кемерово и Читой
АО "Ред Вингс"