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:

Эмирейтс Груп объявляет о прибыли за первое полугодие 2026-2027 финансового года, несмотря на влияние регионального конфликта и высокие цены на топливо
Авиакомпания Emirates

В МАИ разрабатывают альтернативное средство навигации для пилотируемой и беспилотной авиации
Московский авиационный институт

Авиакомпания NordStar запустила новый тариф «эконом максимум» – максимум комфорта и гибкости в эконом-классе
АО "Авиакомпания "НордСтар"

«Газпром нефть» выбрала лучшие проекты молодых специалистов по авиатопливообеспечению
АО "Газпромнефть-Аэро"

Аэрофлот открыл стойку для многодетных семей в аэропорту Пулково
ПАО "Аэрофлот"

Импортозамещение «Суперджета» без «технического шока»
Госкорпорация Ростех

О двигателях ОДК расскажут в новом сезоне мультсериала «Не может быть! или приключения Забавы»
АО "ОДК"

Филиппины, Таиланд и Вьетнам: какие направления для путешествий предлагает аэропорт Иркутска этой зимой?
АО "Международный аэропорт Иркутск"

Пилоты нашей НССА отработали двойное спасение с воды на Камчатке
Госкорпорация Ростех

Авиакомпания «РусЛайн» увеличивает частоту рейсов из Ярославля в Санкт-Петербург
АО АК "РусЛайн"

В МАИ прошла встреча представителей Ростеха с первокурсниками программы «Проектирование беспилотных авиационных систем»
Московский авиационный институт

Авиационный учебный центр Геоскана сертифицирован для подготовки международных специалистов в сфере авиации
ГК "Геоскан"

Utair выполнил первый рейс в Шарм-Эль-Шейх из Тюмени
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

AZUR air возобновила полёты на Шри-Ланку
Авиакомпания AZUR air

«Вертолеты России» поставили МЧС России новый вертолет Ми-8МТВ-1
Холдинг "Вертолеты России"

Red Wings открыла программу полетов в Израиль на летний сезон 2027 года
АО "Ред Вингс"

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» вошёл в национальный топ удобных аэропортов для путешествий с детьми
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Международный аэропорт Хабаровск возглавил топ лучших аэропортов России для путешествий с детьми в своей категории
АО "Хабаровский аэропорт"

Поезда и экспресс-автобусы Аэроэкспресса будут курсировать по стандартному расписанию в День народного единства
ООО "Аэроэкспресс"

Лучшие российские аэропорты для путешествий с детьми: итоги масштабного исследования Аэрофлота, Общественной палаты РФ и Общественного совета при Минтрансе РФ
ПАО "Аэрофлот"