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:

Водитель из Ростова-на-Дону победил во всероссийских соревнованиях по заправке самолётов
АО "Газпромнефть-Аэро"

Инженер из Новосибирска стал победителем всероссийского конкурса по заправке самолётов
АО "Газпромнефть-Аэро"

Петрозаводчанин одержал победу среди инженеров во всероссийском конкурсе по заправке самолётов
АО "Газпромнефть-Аэро"

Инженер-лаборант из Москвы завоевала первое место в конкурсе по заправке самолётов
АО "Газпромнефть-Аэро"

В МАИ разрабатывают механизм для улучшения манёвренности самолётов
Московский авиационный институт

Авиабилеты с платформы «Инновационная мобильность» появились в сервисах «UFS.Travel»
РЖД — Цифровые пассажирские решения

Аэроэкспресс готов к увеличенному пассажиропотоку перед 1 сентября
ООО "Аэроэкспресс"

ОДК впервые продемонстрирует на форуме «Технопром» двигатель для сверхлегких космических ракет
Госкорпорация Ростех, АО "ОДК"

У-УАЗ провел приключенческую гонку
АО «У-УАЗ»

Международный аэропорт Владивосток провел тактико-специальные учения в рамках подготовки к Восточному экономическому форуму
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Авиакомпания NordStar в пятый раз поддержала забег «Норильск. Горный старт» на Плато Путорана
АО "Авиакомпания "НордСтар"

Студенты трека «Крылья Ростеха» из Москвы и Санкт-Петербурга прошли практику в ОДК-УМПО
АО "ОДК"

Мягкие кресла для родителей, красочный ростомер в виде дерева и доска для рисования: Аэроэкспресс расширил детскую зону на Белорусском вокзале
ООО "Аэроэкспресс"

Новая «взлетка» аэропорта в Грозном приняла первый рейс МС-21
Госкорпорация Ростех

Пассажиры и персонал смогут проголосовать в аэропорту Шереметьево
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Аэрофлот открывает собственные регулярные рейсы из Москвы на остров Фукуок
ПАО "Аэрофлот"

ОДК-Кузнецов запускает уникальный проект инженерной профориентации школьников
АО "ОДК" ; ПАО "ОДК-Кузнецов"

«Азимут» завершил комплексное оснащение аэропорта Грозного системами управления воздушным движением
Госкорпорация Ростех

В аэропорту Красноярск открыта выставка к 100-летию Андрея Поздеева
Международный аэропорт Красноярск

Более 14 тысяч бутылок воды раздал Аэроэкспресс пассажирам экспресс-автобусов в мае-августе
ООО "Аэроэкспресс"