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:

Объявлены победители конкурса «Будущее авиации»
ПАО "ОАК"

AZUR air выполнит более 250 рейсов в новогодние праздники
Авиакомпания AZUR air

«Библио-Глобус» внедряет прямую авиа-дистрибуцию для расширения сервисных возможностей
АО "ОРС"

Рейс особой важности – в аэропорт «Казань» прибыли Дед Мороз и Снегурочка
АО "Международный аэропорт "Казань"

В ЦАГИ завершены испытания импортозамещённых панелей пола МС-21
ФАУ "ЦАГИ"

В России впервые использовали искусственный интеллект для оценки результатов лесовосстановления по данным с БАС
ГК "Геоскан"

Авиакомпания «Волга-Днепр» продолжает развивать собственную систему управления безопасностью полетов и качеством
Авиакомпания "Волга-Днепр"

Полёт к мечтам: аэровокзал «Южно-Сахалинск» и Авиакомпания «Аврора» исполнили желания островных школьников
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Авиадвигатель ПД-8 подтвердил надежность конструкции при обрыве лопатки вентилятора
АО "ОДК"

В новогодние праздники пассажирам аэропорта Елизово будут доступны 16 направлений полётов
АО УК "Аэропорты Регионов"

Во Внуково торжественно открыли регулярные рейсы в Джидду
АО "Международный аэропорт "Внуково"

В России сертифицирован первый аэропорт по стандарту China Friendly
Московский аэропорт Домодедово

Эмирейтс представляет новую коллекцию дорожных наборов в поддержку исчезающих видов животных
Авиакомпания Emirates

Система менеджмента качества Ярославского радиозавода сертифицирована по новому отраслевому стандарту
АО "РКС"

Аэроэкспресс и Мостуризм представят совместную программу для пассажиров Домодедово
ООО "Аэроэкспресс"

«АльфаСтрахование»: число длительных задержек рейсов в 2025 году выросло более чем в два раза
АО "АльфаСтрахование"

В ЦАГИ отметили вековой юбилей аэродинамической трубы Т-1-Т-2
ФАУ "ЦАГИ"

В новогодние праздники аэропорт «Гагарин» обслужит более 220 рейсов
АО УК "Аэропорты Регионов"

В Международный аэропорт Владивосток прибыл первый рейс авиакомпании Cambodia Airways из Макао
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Аэрофлот выступил партнёром финала сезона фестиваля «Московский спорт КАРТСИМ ФЕСТ»
ПАО "Аэрофлот"