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:

Ил-114-300 совершил демонстрационный полет в преддверии ВЭФ
Ростех

6 сильнейших юных пилотов одержали победу в Кубке Аэрофлота по картингу
Аэрофлот

Аэрофлот предложит специальное меню на рейсах в рамках Восточного экономического форума
Аэрофлот

Аэрофлот вводит в промышленную эксплуатацию информационную систему ПЛГ и ТОиР – «Купол»
Аэрофлот

Авиакомпания «Аврора» приняла участие в презентации регионального лайнера Ил-114-300 во Владивостоке
Авиакомпания «Аврора»

Из аэропорта Краснодар «Аэрофлот» запустил рейсы в Гюмри
Международный аэропорт Краснодар

Аэрофлот объявляет финансовые результаты по МСФО за 6 месяцев 2026 года
Аэрофлот

В аэропорту Владивосток участников и гостей ВЭФ-2026 встретит фотовыставка, посвященная конкурсу «Дальний Восток – Земля приключений»
Международный аэропорт Владивосток

Ростех привезет на ВЭФ авиационные новинки и практические решения для уникальной географии Дальнего Востока
Ростех

ГТЛК опубликовала промежуточную отчетность по МСФО за 1 полугодие 2026 года
АО "ГТЛК"

С начала 2026 года в России появилось более 120 новых МСП-производителей беспилотников
АО «Корпорация «МСП»

AZUR air получила рейтинг B1 на техническое обслуживание авиационных двигателей
Авиакомпания AZUR air

Сотрудники ОДК участвуют в форуме ветеранов СВО «Вместе победим»
АО "ОДК"

Аэрофлот на всероссийском форуме «Вместе победим»
ПАО "Аэрофлот"

Международный аэропорт Владивосток готов к встрече гостей и участников Восточного экономического форума
АО "Международный аэропорт Владивосток"

В аэровокзале Южно-Сахалинска открылись выставки берестяных икон и истории России начала XX века
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Ростех запускает производство «умных» радиолокационных станций «СОКОЛ-08» для обнаружения роя дронов
Госкорпорация Ростех

ОДК внедряет новые жаропрочные сплавы для 3D-печати деталей авиадвигателей
АО "ОДК"

ОДК представила на «Технопроме» перспективные проекты из сферы частного космоса
АО "ОДК"

КВЗ вновь принял чемпионат по профмастерству среди инженеров-технологов
Холдинг "Вертолеты России"