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:

Ликвидация авиационной ситуации на аэродроме – тактико-специальные учения в Международном аэропорту «Казань»
АО "Международный аэропорт "Казань"

В МАИ разрабатывают компьютерную модель для виртуальных испытаний композитов на трещиностойкость
Московский авиационный институт

Около 200 тысяч рублей ежемесячно возвращают пассажирам благодаря сотрудникам Единого диспетчерского центра Аэроэкспресса
ООО "Аэроэкспресс"

В Санкт-Петербурге прошел Международный авиатопливный форум RuCORS
АО "Газпромнефть-Аэро"

МАИ обновил введение в специальность для будущих инженеров авиационной и ракетно-космической отраслей
Московский авиационный институт

«Газпром нефть» создаст российскую систему сертификации экологичного биотоплива
АО "Газпромнефть-Аэро"

Ростех объединил науку и промышленность для развития «темных производств»
Госкорпорация Ростех

Пропускная способность международного терминала аэропорта «Якутск» вырастет вдвое благодаря реконструкции
Пресс-центр Республики Саха (Якутия) в Москве

Utair снизил цены на рейсы Тюмень — Анталья на 70%
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Образовательный квадрокоптер с ИИ «Геоскан Пионер Мини 2» получил сертификат «Сделано в России»
ГК «Геоскан»

Более 200 единиц техники, около 4 тысяч литров масел и антифриза: в аэропорту Иркутска готовятся к осенне-зимнему периоду
АО "Международный аэропорт Иркутск"

Ростех повысил надежность авиасообщения одного из удаленных районов Чукотки
Госкорпорация Ростех

«Вертолеты России» представили импортозамещенный «Ансат» на выставке в Набережных Челнах
Холдинг "Вертолеты России"

Доцент МАИ Павел Щур стал лауреатом XI ежегодной премии имени Владимира Ревунова
Московский авиационный институт

20 лет бок о бок со студентами: в МАИ появился памятник кошке Мусе
Московский авиационный институт

Аэроэкспресс проводит необычную информационную кампанию по вежливости в поездах
ООО "Аэроэкспресс"

Команда аэровокзала «Южно-Сахалинск» по максимуму обеспечит безопасность полётов в осенне-зимний период
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Студенты «Крыльев Ростеха» освоили бережливое производство на «Фабрике процессов» ОДК-Кузнецов
АО "ОДК"

Волонтеры «Газпром нефти» провели экоакцию на берегу Анадырского лимана
АО "Газпромнефть-Аэро"

В Москве прошла премия «Человек Ростеха – 2026»
Госкорпорация Ростех