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:

Министр транспорта РФ вручил коллективу аэропорта Домодедово вымпел
Московский аэропорт Домодедово

Новогодняя инсталляция в аэропорту Жуковский: лайнер МС 21 становится «ёлочкой» года!
Аэропорт Жуковский

ГТЛК подводит итоги 2025 года
АО "ГТЛК"

14 тысяч человек посетили праздничную программу Аэроэкспресса «Дни региона» в Домодедово
ООО "Аэроэкспресс"

От Калининграда до Сахалина: РКС совершенствуют наземную космическую инфраструктуру
АО "РКС"

Лучшие работники ОДК-Кузнецов награждены по итогам 2025 года
АО "ОДК"

Легкий вертолет Ми-34М1 с новым отечественным двигателем ВК-650В совершил первый полет
Госкорпорация Ростех

Импортозамещенный двигатель разработки ОДК впервые поднял в небо легкий вертолет Ми-34М1
АО "ОДК"

Корзину с фруктами, электропечку, книгу «Граф Монте-Кристо», брекеты и шапку Деда Мороза забыли пассажиры Аэроэкспресса в 2025 году
ООО "Аэроэкспресс"

«УниверСат»: Роскосмос отправил на орбиту студенческий спутник с двигателем МАИ
Московский авиационный институт

Аэропорт Братск назвал основные события 2025 года
Аэропорт Братск

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» подарил настоящее новогоднее чудо сахалинским детям
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Министр транспорта РФ наградил Шереметьево за вклад в транспортное обеспечение федеральной программы празднования 80-летия Великой Победы
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

По итогам работы в 2025 году авиакомпания Smartavia отмечена престижными наградами аэропортов Пулково и Шереметьево
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Геоскан открывает всем демо-доступ к образовательному симулятору полетов Pioneer Drone Sim
ГК "Геоскан"

Цифровая трансформация аэропортов: от автоматизации к искусственному интеллекту
РИВЦ-Пулково

С запущенными первыми лизинговыми спутниками дистанционного зондирования Земли «Зоркий-2М» установлена связь
АО "ГТЛК"

Аэрофлот перевёл рейсы в новейший терминал международного аэропорта Мале
ПАО "Аэрофлот"

Нижегородский кубсат «Лобачевский» на базе спутниковой платформы «Геоскан 16U» выведен на околоземную орбиту
ГК "Геоскан"

Аэрофлот завершил первые ремонты двигателей CFM56-5B
ПАО "Аэрофлот"