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:

9 миллионов рублей выгоды уже получили пассажиры Аэроэкспресса при оплате билетов через СБП
ООО "Аэроэкспресс"

ОДК поставила первые два серийных двигателя ПД-8 для самолетов «Суперджет»
АО "ОДК"

Nordwind запускает рейсы из Казани в Самарканд и Наманган
АО "Международный аэропорт "Казань"

В МАИ разрабатывают инновационный метод волновой диагностики авиационных материалов с применением ИИ
Московский авиационный институт

«РТ-Техприемка» выступила экспертом в компетенции «Цифровая метрология» на чемпионате «Время первых»
АО "РТ-Техприемка"

Ученики опорных школ ОДК-Кузнецов в ходе летнего интенсива спроектировали роботов-сумо
ПАО «ОДК-Кузнецов»

«Росэл» объединил российский инженерный софт в единую экосистему
Холдинг «Росэл»

Ростех запускает программы подготовки специалистов по роботизации и автоматизации
Госкорпорация Ростех, АО "РТ-Техприемка"

«Интегро Текнолоджиз» представила на Airline Operations Forum task-based подход к управлению наземным обслуживанием
«Интегро Текнолоджиз»

На предприятии ОДК-Сатурн в Омске завершилась летняя практика студентов трека «Крылья Ростеха»
АО "ОДК"

Chengdu Airlines запустила прямые рейсы из Хабаровска в Цзямусы
АО "Хабаровский аэропорт"

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

Аэропорту Шереметьево 67 лет
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

«Сирена-Трэвел» представила на Airline Operations Forum 2026 новый стандарт регистрации и управления пассажиропотоком
АО "Сирена-Трэвел"

Группа «Аэрофлот» объявляет операционные результаты за июль 2026 года
ПАО "Аэрофлот"

Аэропорт Красноярск начал обновление привокзальной площади
Международный аэропорт Красноярск

ОДК-СТАР открывает двери для новых студентов трека «Крылья Ростеха»
АО "ОДК-СТАР"

Utair объявляет о старте летней распродажи: скидки до 25% на популярные направления
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

В МАИ разрабатывают беспилотную систему для мониторинга лесов
Московский авиационный институт

Red Wings продлила программу полетов из Москвы в Грузию
АО "Ред Вингс"