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:

ORS стал участником партнерской программы Kaspersky United
ORS

Эмирейтс снижает вероятность неожиданной сильной турбулентности с помощью передовых технологий
Авиакомпания Emirates

ЦАТ и МАИ расширяют сотрудничество в сфере подготовки специалистов по аддитивным технологиям
АО "ОДК"

«АэроБратск» усилил систему спасения в Иркутской области
Аэропорт Братск

ОАК поставила Минобороны России очередную партию новых Су-34
Госкорпорация Ростех

Red Wings поможет добраться до горнолыжной «жемчужины» Сибири
АО "Ред Вингс"

Из Международного аэропорта Красноярск возобновились полеты на остров Фукуок
Международный аэропорт Красноярск

РКС на международном совете КОСПАС-САРСАТ: два спутника системы «Метеор-М» готовы к вводу в глобальную систему поиска и спасания
АО "Российские космические системы"

Первый в России сервис курьерской доставки багажа в Домодедово
Московский аэропорт Домодедово

Авиакомпания «Волга-Днепр» подводит итоги третьего сезона по авиапатрулированию лесов
Авиакомпания "Волга-Днепр"

Ростех предложил обучать венесуэльских студентов в российских вузах
Госкорпорация Ростех

Пресс-релиз Аэропорт Сухум принял первый рейс в осенне-зимнем сезоне
ООО «Международный аэропорт «Сухум»

На петербургском предприятии ОДК-Климов назначен новый руководитель
АО "ОДК"

В Домодедово прошёл праздничный концерт ко Дню народного единства
Московский аэропорт Домодедово

Новые регулярные рейсы на популярный курорт ОАЭ в город Рас-эль-Хайма – из аэропорта «Казань» на крыльях Air Arabia
АО "Международный аэропорт "Казань"

ОАК передала ВКС России новую партию истребителей Су-35С
Госкорпорация Ростех

Из Международного аэропорта Владивосток с AZUR air к теплому морю на Пхукет
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Авиакомпания Smartavia возобновила полеты по маршруту Санкт-Петербург-Краснодар
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Эволюция культовой униформы бортпроводников Эмирейтс
Авиакомпания Emirates

Azur Air запускает прямые рейсы в зимнем расписании на Пхукет из международного аэропорта Хабаровск
АО "Хабаровский аэропорт"