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 «РусЛайн» выполнит рейсы из Перми в Сухум в июле
РусЛайн

В аэропорту Шереметьево состоялось торжественное открытие и освящение часовни в честь Архангела Михаила и прочих Небесных Сил бесплотных
Международный аэропорт Шереметьево

В аэропорту Шереметьево состоялось торжественное открытие и освящение часовни в честь Архангела Михаила и прочих Небесных Сил бесплотных
Международный аэропорт Шереметьево

КРЭТ запустил на «Инженерах будущего» образовательный трек по ИИ и беспилотным системам
КРЭТ

Реконструкция аэродромного комплекса аэропорта Братск выполнена на 85%
Аэропорт Братск

Опытный самолет Як-130М выполнил первый полет
ОАК

ОДК начала сборку первых серийных двигателей ПД-8 для самолета «Суперджет»
ОДК

Из Международного аэропорта Владивосток - в Яньтай!
Международный аэропорт Владивосток

Сразу две полетные программы в Далянь запущены из международного аэропорта Хабаровск
АО «Хабаровский аэропорт»

ГТЛК уже законтрактовала свыше 100 беспилотников по ГГЗ-2026
ГТЛК

ОДК проведет образовательный модуль по двигателестроению на форуме «Инженеры будущего – 2026»
ОДК

Аэрофлот увеличивает частоту полётов между Минеральными Водами и Стамбулом
Аэрофлот

Red Wings перевезла более 30 млн пассажиров за 27 лет
Red Wings

Ростех впервые представил на «Инженерах будущего» ключевые компоненты для отечественных БПЛА
Ростех

МС-21-310 продемонстрировал дальность полета свыше 3800 километров
ОАК

Red Wings открыла продажи билетов в Израиль на зимний сезон
Red Wings

Наработка установок ОДК-Авиадвигатель и ОДК-Пермские моторы на объектах ТЭК превысила 50 млн часов
ОДК

В МАИ открыт набор на первую в России программу БВО по подготовке инженеров для проектирования беспилотных систем
МАИ

ОДК-Кузнецов впервые провел Семейный день на площадке опытного производства
ОДК

В Иркутском аэропорту начнётся апробация новых правил пересечения государственной границы для иностранных граждан
АО «Международный Аэропорт Иркутск»