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:

ГТЛК открыла книгу заявок по размещению выпуска ЦФА GTLK-1-DTPB-102026-00002
АО "ГТЛК"

Спасатели аэропорта Красноярск подтвердили высокий уровень подготовки
Международный аэропорт Красноярск

Red Wings перевезла почти миллион пассажиров на российских лайнерах
АО "Ред Вингс"

Холдинг «Аэродинамика» выпустил восьмой поток кадрового резерва — 18 сотрудников пополнят управленческую команду компании
Холдинг «Аэродинамика»

Аэропорт Братск увеличивает количество рейсов в Иркутск и Новосибирск
Аэропорт Братск

Из Международного аэропорта Владивосток открыты рейсы в Бэйдайхэ
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Прямым рейсом из столицы Татарстана в Абхазию: в аэропорту торжественно открыли первый регулярный рейс в Сухум
АО "Международный аэропорт "Казань"

Nordwind запустил прямые рейсы из Казани в Ташкент
АО "Международный аэропорт "Казань"

В Москве состоится II Кубок Аэрофлота по картингу
ПАО "Аэрофлот"

Международный аэропорт «Гагарин» провёл комплексные учения аварийно?спасательных формирований совместно с подразделениями МЧС
АО УК "Аэропорты Регионов"

Авиакомпания «Аврора» открыла продажу билетов на рейсы из Южно-Сахалинска в Харбин на зимний период полетов
АО "Авиакомпания "Аврора"

В аэропорту Хабаровск состоялся первый чемпионат по споттингу
АО "Хабаровский аэропорт"

Руководство аэропорта Владивосток посетило «Конференцию по развитию авиационных маршрутов Китай-Россия» в Харбине
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Сотрудники аэровокзала «Южно-Сахалинск» победили в «Игре на повышение»
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

AZUR air готовится начать техническое обслуживание авиационных двигателей в собственном инженерном центре
Авиакомпания AZUR air

Авиакомпания NordStar запустила комбинированную оплату звездами в программе лояльности «Летать легко!»
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Ространснадзор подтвердил высокий уровень исполнения требований транспортной безопасности АО «МАШ
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Аэропорт Красноярск установил рекорд по международному пассажиропотоку
Международный аэропорт Красноярск

Сотрудники ОДК поборются за медали чемпионата Госкорпорации Ростех «Время первых»
АО "ОДК"

Выпускники Передовой инженерной школы работают над актуальными задачами ОДК-СТАР
АО "ОДК-СТАР"