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:

Архитекторы технологического лидерства: проекты «Российских космических систем» завоевали высшие награды салона «Архимед-2026»
АО "Российские космические системы"

Авиакомпания Smartavia отмечает семилетие своего бренда
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Прочный как сталь, но в 3 раза легче: в МИСИС представили новый композит
Университет МИСИС

Авиакомпания NordStar подвела итоги реализации федерального проекта «Производительность труда» на примере собственного центра технического обслуживания воздушных судов за 2025 год
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Группа «Аэрофлот» предлагает более 300 маршрутов в летнем сезонном расписании
ПАО "Аэрофлот"

ОДК в отечественных инженерных программах создает элементы двигателей ПД-14 и ПД-8
АО "ОДК"

Ваш билет вас дождется: новая услуга «Фиксированная дата» авиакомпании NordStar
АО "Авиакомпания "НордСтар"

«Москва Карго» участвует в деловой программе TransRussia 2026
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

«АльфаСтрахование» представила решения по страхованию рисков авиационного техобслуживания на конференции ТОиР ВС в России 2026
АО "АльфаСтрахование"

ГТЛК закрыла книгу заявок по размещению четырехлетних ESG-облигаций серии 002P-12
АО "ГТЛК"

ОДК повысила эффективность использования тысяч станков с помощью системы цифрового мониторинга
АО "ОДК"

Red Wings запустит новые рейсы из Казани в города Западной Сибири
АО "Ред Вингс"

Предприятие КРЭТ в полтора раза увеличит финансирование социальных проектов
АО "КРЭТ"

Аэропорт Братск подвёл итоги работы в зимний сезон
Аэропорт Братск

ОДК создает единую платформу управления данными на основе российского ИТ-решения
АО "ОДК"

Геоскан и Авиалесоохрана будут совместно обучать специалистов лесного хозяйства применять беспилотники для мониторинга пожаров
ГК "Геоскан"

КрасАвиа эвакуировала заболевшего члена экипажа с морского судна в Северном Ледовитом океане
АО "КрасАвиа"

Аэрофлот вводит дополнительные рейсы из Москвы в Нячанг
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпания «РусЛайн» открыла продажу билетов на рейсы Белоярский – Москва (Жуковский) с 18 апреля
АО АК "РусЛайн"

В МАИ провели стратегическую сессию, посвящённую отбору участников проекта по созданию кампусов будущего
Московский авиационный институт