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:

ОДК-Пермские моторы внедряют цифровой проект для повышения операционной эффективности
АО "ОДК"

Более 20 запусков и миллионы терабайт информации за 10 лет: Восточный командно-измерительный пункт РКС продолжает развиваться вместе с космодромом
АО "Российские космические системы"

Red Wings предоставит бесплатные билеты ветеранам Великой Отечественной войны
АО "Ред Вингс"

Пассажиры Уральских авиалиний написали «Диктант Победы» в небе
ОАО АК "Уральские авиалинии"

Шереметьево продолжает устойчивую работу в сложных метеоусловиях
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Ростех объявил лауреатов IV премии имени Тихомирова
Госкорпорация Ростех

Аэропорт Иркутска встретил тех, кто стоит на страже памяти
АО "Международный аэропорт Иркутск"

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» встречает весенне-летний период на высоте и обновляет парк техники
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

К финальному этапу реконструкции готовится аэропорт Братск
Аэропорт Братск

«Газпром нефть» и ее дочерние предприятия увеличили набор в вузы-партнеры
АО "Газпромнефть-Аэро"

Концерт оркестра ФТС ко Дню Победы
Московский аэропорт Домодедово

Борт АTR-72 стал площадкой для «Диктанта Победы»
АО "КрасАвиа"

«РТ-Техприемка» отметила лучшие инженерные проекты «Студенческой научной весны» в области машиностроения
АО "РТ-Техприемка"

Поезда и экспресс-автобусы Аэроэкспресса будут курсировать по стандартному расписанию в майские праздники
ООО "Аэроэкспресс"

Майские праздники: 14 направлений из аэропорта Петропавловска-Камчатского
АО УК "Аэропорты Регионов"

Двигатели ОДК обеспечили старт ракеты-носителя с грузами для экипажей МКС
АО "ОДК"

ОДК: российское авиационное двигателестроение уверенно отвечает на современные вызовы
АО "ОДК"

Ветераны Великой Отечественной войны смогут воспользоваться бесплатным проездом в бизнес-классе Аэроэкспресса
ООО "Аэроэкспресс"

Подведены итоги корпоративного чемпионата по профмастерству ОАК
ПАО "ОАК"

«Диктант Победы» объединил в Шереметьево знатоков ратной истории Отечества - пассажиров, пилотов, авиаспециалистов и курсантов
АО "Международный аэропорт Шереметьево"