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:

Сообщение авиакомпании по вывозным рейсам из ОАЭ на 4 марта
ПАО "Аэрофлот"

В МАИ разработали преобразователь напряжения для снижения веса кабельных сетей на борту самолётов
Московский авиационный институт

2,3 млн пассажиров перевез Аэроэкспресс за зиму
ООО "Аэроэкспресс"

Аэрофлот увеличивает частоту полётов из Москвы в Санья
ПАО "Аэрофлот"

Запрос пассажиров на доставку нестандартного багажа вырос на 30%
Московский аэропорт Домодедово

Из аэропорта «Гагарин» открылись рейсы в Хургаду
АО УК "Аэропорты Регионов"

Вниманию пассажиров рейсов в/из ОАЭ
ПАО "Аэрофлот"

«АльфаСтрахование» выплатит компенсации пассажирам задержанных или отмененных рейсов на Ближнем Востоке
АО "АльфаСтрахование"

В Москве представили новые дроны для школ и ВУЗов
Клевер СОЕХ

На 30% прочнее: в МИСИС создали новый алюминиевый сплав для аэрокосмической и транспортной промышленности
Университет МИСИС

В 2026 году отмечается 40-летие эксплуатации Ми-26
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

Владимир Потанин: Рексофт играет «довольно важную роль в правительственных программах перехода на отечественное программное обеспечение»
Рексофт

Международный аэропорт Красноярск стал первой воздушной гаванью, где установлена цифровая кабина «Ростелекома»
Международный аэропорт Красноярск

В Москве стартовал XXI Международный шахматный фестиваль «Аэрофлот Опен — 2026»
ПАО "Аэрофлот"

Сибирячок-5: сделан, чтобы видеть весь мир
ГАСКАР

Вызовы и точки роста: в МАИ обсудили будущее радиолокационных спутников дистанционного зондирования Земли
Московский авиационный институт

В МАИ торжественно вручили дипломы первым выпускникам целевой программы «Крылья Ростеха»
Московский авиационный институт

Первые выпускники трека «Крылья Ростеха» будут создавать авиадвигатели на предприятиях ОДК
АО "ОДК"

В МАИ торжественно вручили дипломы первым выпускникам-целевикам программы «Крылья Ростеха»
Госкорпорация Ростех

На заседании в РКС сформировали предложения по фотонике для Минпромторга
АО "Российские космические системы"