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:

Аэропорт Жуковский начал работу по расширению пассажирского терминала
Международный аэропорт Жуковский

Новое направление Utair: Сургут — Курган
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Из аэропорта Краснодар в Анталью с новым перевозчиком Tailwind Airlines
Международный аэропорт Краснодар

AZUR air запустила прямые рейсы в Анталью из Сыктывкара
Авиакомпания AZUR air

Авиакомпания NordStar вручила ветеранам сертификаты на перелеты для родных и близких
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Задел на большое будущее: бортовая аппаратура и наземные комплексы РКС обеспечили первый запуск ракеты «Союз-5»
АО "Российские космические системы"

Аэропорт Шереметьево работает в штатном режиме
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Авиакомпании Gulf Air открыла полеты из аэропорта Шереметьево
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

«Живая история» в пути: с Белорусского вокзала отправится поезд с театрализованным представлением в честь Дня Победы
ООО "Аэроэкспресс"

Информационное сообщение
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Red Wings начала летать из Москвы в Минск
АО "Ред Вингс"

Шереметьево предоставит особые условия обслуживания для ветеранов, инвалидов Великой Отечественной войны и приравненных к ним лиц
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Пассажиры Аэроэкспресса смогут получать кешбэк 5% за оплату билетов через СБП
ООО "Аэроэкспресс"

ОДК выбрала лучшие видеоролики о двигателестроении в конкурсе «Знаешь? Научи!»
АО "ОДК"

Аэрофлот публикует финансовые результаты за 1 квартал 2026 года по РСБУ
ПАО "Аэрофлот"

Red Wings начнет летать из Махачкалы в Кыргызстан
АО "Ред Вингс"

На месте строительства аэропорта Архыз заложили Нулевой километр
АО УК "Аэропорты Регионов"

Аэрофлот увеличивает частоту полётов на Мальдивские острова
ПАО "Аэрофлот"

«Росэл» сделал антидроновую защиту доступнее для малого и среднего бизнеса
Госкорпорация Ростех

Оборудование «Азимута» обеспечит безопасное управление полетами в Чечне
Госкорпорация Ростех