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:

СоюзМаш России и ОАК объявляют о старте ежегодного конкурса на соискание премии имени А.Ф. Можайского
ПАО "ОАК"

Геоскан и «Океаника» объединяют усилия для развития мультисредной робототехники
ГК "Геоскан"

Аэроэкспресс и Аэрофлот продлили совместную акцию
ООО "Аэроэкспресс"

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

«Яковлев» и Музей техники Вадима Задорожного открыли выставку «Небо Яковлева»
ПАО "ОАК"

МАИ и ОАК обсудили будущее инженерного образования и совместные разработки
Московский авиационный институт

Аэрофлот будет выполнять до 63 рейсов в неделю между Москвой и Антальей
ПАО "Аэрофлот"

Обнаружили, обезвредили, спасли: команда аэровокзала показала отличный результат на тренировке по действиям при выявлении ЧС
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Авиакомпания «РусЛайн» открыла продажу билетов на рейсы из Воркуты в Москву с 24 апреля
АО АК "РусЛайн"

«Азимут» представит комплексный проект «Аэропорт под ключ» на первом Международном транспортно-логистическом форуме
УК "Азимут"

«Газпромнефть-Аэро» расширяет применение котировок Петербургской биржи при расчетах за авиатопливо
АО "Газпромнефть-Аэро"

Аэрофлот увеличил частоту полётов из Москвы в Египет
ПАО "Аэрофлот"

Планируй лето сейчас
Московский аэропорт Домодедово

Red Wings перешла на летнее расписание полетов
АО "Ред Вингс"

Аэрофлот примет участие в Первом Международном транспортно-логистическом форуме
ПАО "Аэрофлот"

«Росэл» и ГУАП открывают базовую кафедру по аэрокосмической радиолокации
Холдинг «Росэл»

«РТ-Техприемка» представила импортозамещенные решения для цифровизации метрологии
АО "РТ-Техприемка"

Аэроэкспресс готовит поезда, экспресс-автобусы и инфраструктуру к лету
ООО "Аэроэкспресс"

Авиакомпания NordStar перешла на весенне-летнее расписание полетов 2026
АО "Авиакомпания "НордСтар"

В ОДК-Сатурн первые выпускники трека «Крылья Ростеха» создают перспективные двигатели
АО "ОДК"