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:

Международный аэропорт Сургут в четвёртый раз стал площадкой акции «Диктант Победы»
Международный аэропорт Сургут

Авиакомпания Smartavia выиграла Гран-при и «золото» в четырех номинациях премии «Silver Mercury Северо-запад»
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Авиакомпания NordStar привезла благодатный огонь в Норильск
АО "Авиакомпания "НордСтар"

«Диктант Победы» объединил на площадке в Шереметьево пассажиров, пилотов, авиаспециалистов и курсантов
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Завод «Комакс» представил инновационное решение в области дробеструйной обработки металла
Завод "Комакс"

Министерство туризма Израиля и Red Wings открывают прямые рейсы в Эйлат
АО "Ред Вингс"

В МАИ состоялся финал олимпиады «Я – профессионал» по направлениям «Авиастроение» и «Разработка беспилотных воздушных судов»
Московский авиационный институт

Международный исторический диктант на тему событий Великой Отечественной войны 1941-1945 годов – Диктант Победы в аэропорту «Казань»
АО "Международный аэропорт "Казань"

Российская государственная библиотека подарит пассажирам аэропорта Чкалов электронные книги о Великой Победе
АО УК "Аэропорты Регионов"

ОДК-Кузнецов и Самарский Политех развивают сотрудничество
АО "ОДК"

Десятки предприятий Ростеха внедрили систему «Антиконтрафакт» для борьбы с недобросовестными поставщиками
АО "РТ-Техприемка"

Домодедово улучшил свою позицию в рейтинге самых удобных аэропортов по версии Forbes
Московский аэропорт Домодедово

Utair выполнил первый рейс в Анталью из Москвы в новом сезоне
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

В Международном аэропорту Владивосток написали «Диктант Победы»
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Аэропорт Шереметьево празднично оформлен к 80-летию Победы в Великой Отечественной войне
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

В аэропорту Елизово установили интерактивную инсталляцию
АО УК "Аэропорты Регионов"

AZUR air представила тематически оформленный лайнер к 80-летию Победы
Авиакомпания AZUR air

Аэропорт «Уфа» вошёл в ТОП-рейтинг самых удобных аэропортов России по версии Forbes
АО "Международный Аэропорт "Уфа"

Хоккеист Александр Якушев в аэропорту Домодедово проведет Диктант Победы
Московский аэропорт Домодедово

В аэропорту Нижнего Новгорода провели смотр техники
АО УК "Аэропорты Регионов"