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:

Рынок БАС и его точки роста станут ключевой темой конференции «Технологии Геоскана – 2026»
ГК "Геоскан"

Деловой центр Москва-Сити, МЦД-4 и МЦК стали ближе для пассажиров Аэроэкспресса
ООО "Аэроэкспресс"

Андрей Сойнов возглавит Иркутский авиационный завод
ПАО "ОАК"

Аэрофлот впервые открывает прямые рейсы из Минеральных Вод в Стамбул
ПАО "Аэрофлот"

Red Wings возобновляет полеты в Израиль
АО "Ред Вингс"

Школьник из Перми стал призером чемпионата «Построй карьеру в ОДК»
АО "ОДК-СТАР"

Старт «Недели без турникетов»: ОДК-Кузнецов открывает двери для школьников
ПАО «ОДК-Кузнецов»

«Росэл» изготовил опытную партию гибко-жестких плат для бортовых устройств космических аппаратов
Холдинг «Росэл»

Первый отечественный телетрап усовершенствуют по итогам зимних испытаний
Госкорпорация Ростех

Ростех создал линейку унифицированных боевых нагрузок для различных БПЛА
Госкорпорация Ростех

Уборка на автопилоте: за чистоту в аэровокзале «Южно-Сахалинск» теперь отвечает робот-мойщик – Марк 2
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Общая наработка двигателей ПД-8 превысила 6 100 часов
АО "ОДК"

Ростех подписал с ГТЛК контракт на поставку вертолетов Ми-8 для российских регионов
Госкорпорация Ростех

ГТЛК подписала контракт с Вертолетами России на поставку 6 вертолетов
АО "ГТЛК"

Президент объявил благодарность за развитие радиоэлектроники предприятию «Азимута» Ростеха - создателю систем для авианесущих кораблей
АО «УК Азимут»

AZUR air на 10 процентных пунктов увеличила регулярность полетов в марте по сравнению с февралем
Авиакомпания AZUR air

«РТ-Техприемка» поставила роботов на завод «Техприбор» в Санкт-Петербурге
АО "РТ-Техприемка"

«Росэл» начал производство более 30 типов комплектующих для электронной аппаратуры
Холдинг «Росэл»

«Росэл» представил более 160 отечественных решений для замены импорта на «ЭкспоЭлектронике-2026»
Холдинг «Росэл»

Добрая акция «Привет из Владивостока!» стартовала в авиагавани Приморья
АО "Международный аэропорт Владивосток"