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:

«Российские космические системы» запускают цикл стратегических сессий для развития новых проектов с участием частных инвесторов
АО "Российские космические системы"

Служба качества ОДК-СТАР показала отличные результаты в корпоративном чемпионате
АО «ОДК-СТАР»

Utair запустил рейсы в Геленджик из Тюмени и Уфы
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Социальные проекты ЦАГИ: забота о детях и организация семейного досуга
ФАУ "ЦАГИ"

ГТЛК начала контрактацию беспилотников по ГГЗ-2026
АО "ГТЛК"

Аэрофлот расширяет географию рейсов, доступных по биометрии
ПАО "Аэрофлот"

Red Wings будет летать из Екатеринбурга в Волгоград
АО "Ред Вингс"

Аэрофлот первым установит новые платёжные терминалы Сбера с искусственным интеллектом
ПАО "Аэрофлот"

«РТ-Техприемка» обучила специалистов предприятий ОПК менеджменту качества и внутренним аудитам
АО "РТ-Техприемка"

Первая серийная турбина большой мощности ГТД-110М наработала более 12 тысяч часов в составе ТЭС на Юге России
АО "ОДК"

Аэропорт Братск обслужил почти 80 тыс. пассажиров с начала года
Аэропорт Братск

Red Wings выполнила первый рейс из Краснодара в Бодрум
АО "Ред Вингс"

Геоскан и ТвГУ подписали соглашение о сотрудничестве на Петербургском международном форуме
ГК "Геоскан"

Red Wings открыла еженедельные рейсы из Москвы в Минск
АО "Ред Вингс"

В аэропорту Шереметьево пассажирам представили коллекционные издания Александра Пушкина в честь 227-летия поэта
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Аэрофлот выполнит специальный «рейс рестораторов» из Москвы в Сочи
ПАО "Аэрофлот"

Экспресс-автобусы Аэроэкспресса перевезли более 15 млн пассажиров
ООО "Аэроэкспресс"

В Акабу из Домодедово
Московский аэропорт Домодедово

Геоскан и МИИГАиК будут вместе готовить специалистов для работы с БАС и пространственными данными
ГК "Геоскан"

На ПМЭФ-2026 состоялась встреча генерального директора Аэрофлота и губернатора Калининградской области
ПАО "Аэрофлот"