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:

Red Wings подарила бесплатный перелет миллионному пассажиру аэропорта Жуковский
АО "Ред Вингс"

Аэропорт Жуковский встретил миллионного пассажира 2026 года
Международный аэропорт Жуковский

Этим летом пассажиры Аэроэкспресса в 2 раза чаще покупали блинчики с разными начинками, чем год назад
ООО "Аэроэкспресс"

ГТЛК завершила контрактацию с производителями беспилотников в рамках гражданского госзаказа-2026
АО "ГТЛК"

Методика МАИ повысит безопасность околоземных орбит и лунных миссий
Московский авиационный институт

Бумага больше не летает: «Победа» перешла на электронные грузовые авианакладные
ООО «Авиакомпания «Победа»

Авионика как приоритет: Владимир Путин вручил орден Почёта гендиректору предприятия КРЭТ
АО "КРЭТ"

Авиакомпания «Аврора» открыла продажу билетов на рейсы из Хабаровска в Благовещенск и Тынду до конца 2026 года
АО "Авиакомпания "Аврора"

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» впервые принял на практику московских студентов
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Ростех «под ключ» оснастил аэропорт Махачкалы системами управления полетами и безопасности
Госкорпорация Ростех

Состоялась презентация нового аэровокзального комплекса аэропорта Оренбурга
АО УК "Аэропорты Регионов"

Аэрофлот и Ростех заключили контракт на поставку 90 самолётов МС-21
ПАО "Аэрофлот"

«Аэрофлот» и Ростех заключили контракт на поставку 90 самолетов МС-21
Госкорпорация Ростех

Студенты Сибирского федерального университета — в числе победителей «Лиги профессионалов будущего»
АО "Газпромнефть-Аэро"

Улан-Удэнский авиазавод помог школьнику приблизить мечту о работе в авиации
Холдинг "Вертолеты России"

Двигатели ОДК надежно отработали во время запуска ракеты «Союз-2.1б» с космодрома Плесецк
АО "ОДК"

Около 1000 избирателей планируют проголосовать в аэропорту Красноярск
Международный аэропорт Красноярск

Авиакомпания «Аврора» открыла продажу авиабилетов на рейсы из Южно-Сахалинска в Шанхай на зимний период полетов
АО "Авиакомпания "Аврора"

Авиакомпания «Аврора» открыла продажу авиабилетов на рейсы из Хабаровска в Анадырь, Улан-Удэ, Якутск и Читу до конца 2026 года
АО "Авиакомпания "Аврора"

Международный аэропорт Владивосток по итогам восьми месяцев 2026 года увеличил пассажиропоток на 11%
АО "Международный аэропорт Владивосток"