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:

AZUR air объявляет об изменениях в руководстве авиакомпании
Авиакомпания AZUR air

В Ростехе назвали ключевой тренд защиты от БПЛА в 2026 году
Госкорпорация Ростех

Министр транспорта РФ А.С. Никитин наградил руководителей аэропорта Шереметьево
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Пилоту Уральских авиалиний объявлена Благодарность Министра транспорта РФ
ОАО АК "Уральские авиалинии"

Ректор МАИ Михаил Погосян выступил на заседании Российско-Малайзийской межправительственной комиссии во Владивостоке
Московский авиационный институт

Росэл представил на форуме «Арктика – Регионы» системы защиты неба от птиц и дронов
Холдинг «Росэл»

В МАИ разработали модернизированную интеллектуальную платформу управления беспилотниками
Московский авиационный институт

Из Иркутска в Подмосковье: серийный лайнер МС-21-310 перелетел к заказчику через пол-России
Госкорпорация Ростех

«Российские космические системы» – в авангарде реализации национального проекта «Космос»
АО "Российские космические системы"

Специалисты по качеству ОДК-СТАР – среди призеров чемпионата Ростеха «Время первых»
АО «ОДК-СТАР»

Как Эмирейтс упрощает планирование путешествий
Авиакомпания Emirates

В МАИ подвели итоги приёма на программы базового высшего образования на бюджетной основе
Московский авиационный институт

Аэроэкспресс обновил зоны ожидания для пассажиров на Белорусском вокзале
ООО "Аэроэкспресс"

Utair запускает программу полетов в ОАЭ
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

На КВЗ проходит стажировка преподавателей в рамках федерального проекта «Профессионалитет»
АО «Казанский вертолетный завод»

В аэропорту Краснодара бизнес-зал международных линий стал больше на 57%
Международный аэропорт Краснодар

Red Wings открыла продажи на зимние рейсы из Екатеринбурга в Казахстан
АО "Ред Вингс"

Red Wings открыла продажи на рейсы зимнего сезона из Татарстана в Казахстан
АО "Ред Вингс"

В Ульяновске заемщик ФРП расширил выпуск крупногабаритных пресс-форм для «АвтоВАЗа», «КАМАЗа» и «Туполева»
Фонд развития промышленности

«РТ-Техприемка» внедрила собственную ИИ-модель в платформу для сбора данных «Фрейма»
АО "РТ-Техприемка"