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:

ГТЛК успешно разместила выпуск валютных облигаций серии 001P-22 в долларах США
АО "ГТЛК"

Беспилотник для видеомониторинга «Геоскан 801» поступил на службу в поисково-спасательный отряд «Экстремум»
ГК «Геоскан»

ОАК и ПРОФАВИА подписали новое корпоративное соглашение
АО "ОДК"

Аэрофлот получил две награды авиационной премии Velana Awards — 2026
ПАО "Аэрофлот"

Братчане могут летать напрямую в Тюмень, Уфу и Нижневартовск
Аэропорт Братск

В МАИ разработали систему защиты дронов от экстремальных температур
Московский авиационный институт

Геоскан и Авиалесоохрана будут совместно развивать решения для мониторинга пожарной опасности в лесах на основе беспилотных технологий
ГК "Геоскан"

Снегопад не повлиял на график работы поездов и экспресс-автобусов Аэроэкспресс
ООО "Аэроэкспресс"

Эксперты обсудили вопросы стандартизации в авиационной промышленности
ПАО "ОАК"

AZUR air перевезла более 2,5 миллиона пассажиров из России на Пхукет и обратно
Авиакомпания AZUR air

Аэропорт Нерюнгри открывает новое регулярное направление по Дальнему Востоку
Пресс-центр Республики Саха (Якутия) в Москве

При путешествии из Москвы до Санкт-Петербурга и обратно пассажиры программы «Аэрофлот Шаттл» получат бесплатный проезд на Аэроэкспрессе
ООО "Аэроэкспресс"

Пассажиры программы «Аэрофлот Шаттл» получат бесплатный билет на Аэроэкспресс
ПАО "Аэрофлот"

Аппаратура РКС на спутнике «Электро-Л» №5 повысит качество прогнозов погоды и предупредит о природных катаклизмах
АО "Российские космические системы"

Как прошли крупнейший Национальный Авиационный Инфраструктурный Салон НАИС и выставка беспилотных, автономных и робототехнических комплексов ДРОНТЕХ
НАИС

Авиакомпания Smartavia встречает масленицу расширением ассортимента бортового меню.
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Utair открывает сезон скидок на рейсы из Сургута в Минеральные Воды
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Международный аэропорт Внуково работает в штатном режиме
АО "Международный аэропорт "Внуково"

Red Wings расширяет географию полётов в Египет
АО "Ред Вингс"

Международный аэропорт Внуково опровергает информацию о массовых задержках рейсов из-за непогоды
АО "Международный аэропорт "Внуково"