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:

Как заправляют самолеты: водитель аэродромного топливозаправщика стал героем видеопроекта о профессиях в нефтяной отрасли
АО "Газпромнефть-Аэро"

В МАИ разрабатывают методику оценки допустимых повреждений лопаток авиадвигателей
Московский авиационный институт

Еще одна авиакомпания присоединится к полетной программе из Красноярска в Таиланд
Международный аэропорт Красноярск

В аэропорту Краснодара прошли масштабные аварийно-спасательные учения
Международный аэропорт Краснодар

«Победа» первой в России выпустила кожаные рюкзаки из чехлов авиационных кресел
Авиакомпания "Победа"

«Счастливые выходные» с Аэроэкспрессом: целый месяц по субботам и воскресеньям билеты в аэропорт и обратно будут на 30% выгоднее
ООО "Аэроэкспресс"

Як-130М научили бить высокоточным оружием с лазерным наведением
Госкорпорация Ростех

Международный аэропорт Владивосток и S7 Airlines открывают прямое авиасообщение с Гуанчжоу
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Международный аэропорт «Казань» перешёл на зимнее расписание: запланировано открытие новых рейсов
АО "Международный аэропорт "Казань"

Red Wings перешла на осенне-зимнее расписание полетов
АО "Ред Вингс"

Волонтеры «Газпром нефти» обновили спортивный зал в молодежном казачьем клубе в Калаче-на-Дону
АО "Газпромнефть-Аэро"

Геоскан передал «ЛизаАлерт» видеодрон для поиска людей с воздуха
ГК «Геоскан»

ОДК и Российское общество «Знание» будут вместе рассказывать о достижениях промышленности
АО "ОДК"

Росэл представил подход к оптимизации эшелонированной защиты от БПЛА
Холдинг «Росэл»

В ОДК-Газовые турбины рассказали студентам и школьникам о производстве газотурбинных агрегатов
ООО «ОДК Инжиниринг»

Авиакомпания Smartavia перешла на работу по зимнему расписанию
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Авиакомпания NordStar перешла на осенне-зимнее расписание
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Аэрофлот увеличивает частоту полётов из Екатеринбурга в Гоа
ПАО "Аэрофлот"

Як-130М получил комплекс активной защиты
Госкорпорация Ростех

ОДК-Кузнецов провел «Неделю без турникетов» в новом формате
ПАО «ОДК-Кузнецов»