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:

Аэроэкспресс усилил работу по очистке инфраструктуры с снегопад
ООО "Аэроэкспресс"

Международный аэропорт «Сухум» принял участников проекта «Народная Сцена-Лабчаба»
ООО «Международный аэропорт «Сухум»

Более 68 тысяч человек пассажиров перевез Аэроэкспресс за длинные выходные
ООО "Аэроэкспресс"

В ОДК-Кузнецов писатель-краевед Альбина Липатова презентовала книгу «Самарских улиц имена»
ПАО «ОДК-Кузнецов»

Незаконные свалки в Санкт-Петербурге будут искать с помощью беспилотников Геоскана
ГК "Геоскан"

ОДК внедрила высокоэффективный метод получения нанокомпозитных покрытий лопаток авиадвигателей
АО "ОДК"

Из аэропорта Владивосток возобновляется рейс в Нерюнгри
АО "Международный аэропорт Владивосток"

В России продолжает расти число МСП-производителей беспилотников
АО «Корпорация «МСП»

Аэрофлот обновляет постное меню к Великому посту
ПАО "Аэрофлот"

Аэрофлот увеличивает частоту рейсов в Нячанг
ПАО "Аэрофлот"

Дроны с бортовым ИИ впервые были задействованы в финале Национальной технологической олимпиады (НТО)
ГК "Геоскан"

Пермское предприятие ОДК Ростеха удостоено ордена «За доблестный труд»
АО "ОДК"

Шереметьево и Альфа-Банк открыли новый формат бизнес-зала — А-Клуб Лаундж
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Поезда и экспресс-автобусы Аэроэкспресса будут курсировать по стандартному расписанию в длинные февральские выходные
ООО "Аэроэкспресс"

Utair увеличит количество рейсов в Самару из Екатеринбурга
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

ОАК предложила поэтапную модель развития рынка беспилотных систем
ПАО "ОАК"

Аэрофлот открывает регулярные рейсы из Иркутска в Санья (КНР)
ПАО "Аэрофлот"

КРЭТ запускает строительство нового цеха по выпуску авиационных систем для самолетов МС-21 и «Суперджет»
Госкорпорация Ростех ; АО «КРЭТ»

В Красноярске состоялась презентация регионального лайнера Ил?114?300
АО "КрасАвиа"

Аэрофлот увеличивает ёмкости на рейсах в пункты Дальнего Востока
ПАО "Аэрофлот"