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:

Авиакомпания NordStar открыла продажу авиабилетов во Владикавказ из Москвы и Уфы
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Red Wings доставила свыше 3 тонн «гостинцев» для российских космонавтов
АО "Ред Вингс"

Новейший авиадвигатель ПД-8 завершает сертификацию
АО "ОДК"

Авиакомпания «РусЛайн» открыла рейсы по новому направлению Нарьян-Мар – Ханты-Мансийск
АО АК "РусЛайн"

Авиакомпания Smartavia и фонд «Антон тут рядом» представили набор сенсорной разгрузки для аутичных пассажиров
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Шереметьево и Роскосмос окрылили «Неделю космоса»
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Напоминаем нашим пассажирам: вылетающие и прибывающие ветераны Великой Отечественной войны на постоянной основе бесплатно обслуживаются в VIP-зале Терминала 2
АО "Международный аэропорт "Казань"

Выставка астрономических фотографий, детские буклеты и познавательные ролики: какую программу Аэроэкспресс подготовил для пассажиров ко Дню космонавтики
ООО "Аэроэкспресс"

«Газпром нефть» и ее дочерние предприятия примут на практику более тысячи студентов
АО "Газпромнефть-Аэро"

Предприятие КРЭТ «Фазотрон-ВМЗ» отметило 25-летие со дня основания
АО "КРЭТ"

2,2 млн пассажиров перевез Аэроэкспресс за январь – март
ООО "Аэроэкспресс"

КрасАвиа получила восьмой новый вертолет Ми-8
АО "КрасАвиа"

Проект терминала для аэропорта Архыз получил одобрение Главгосэкспертизы
АО УК "Аэропорты Регионов"

Ростех пригласил участников всероссийской олимпиады по информатике на целевое обучение в вузы
Госкорпорация Ростех

Аэрофлот вводит в апреле новые рейсы и дополнительно увеличивает провозные ёмкости между Москвой и Магаданом
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпания NordStar объявляет старт конкурса детского рисунка «Полет с NordStar глазами ребенка»
АО АК "НордСтар"

«Терра Тех» и Российский дом международного научно-технического сотрудничества: новые возможности для продвижения высоких технологий на зарубежных рынках
АО "Российские космические системы"

Utair будет выполнять полеты по 123 направлениям в весенне-летнем расписании
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Глава ГТЛК представил видение «беспилотного будущего» на МТЛФ
АО "ГТЛК"

Двигатели ОДК обеспечили старт ракеты-носителя «Союз» с космодрома Плесецк
АО "ОДК"