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:

Первый коллектив изобретателей ВОИР создали в холдинге «российские космические системы»
АО "Российские космические системы"

Новые правила обслуживания маломобильных пассажиров позволяют авиакомпании Smartavia расширить сферу услуг
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Уральские авиалинии открывают новые рейсы из Санкт-Петербурга в Сухум
ОАО АК "Уральские авиалинии"

Маршрутная сеть аэропорта «Сухум» расширяется: «Уральские авиалинии» запускают прямые рейсы из Санкт-Петербурга
Международный аэропорт «Сухум» им. В.Г. Ардзинба

Сотрудники ОДК-Кузнецов отмечены наградами в честь Дня машиностроителя
ПАО "ОДК-Кузнецов"

Разработанный в МАИ алгоритм спасёт пассажиров самолётов при аварийных посадках
Московский авиационный институт

Эмирейтс отмечает высокий спрос в преддверии зимнего сезона и продолжает развивать маршрутную сеть и сервис
Авиакомпания Emirates

Аэрофлот подводит итоги первого года полётов в Краснодар
ПАО "Аэрофлот"

Сергей Безруков, Денис Дорохов, Юлианна Караулова, Ирена Понарошку и Анна Хилькевич будут вдохновлять пассажиров Аэроэкспресса на путешествия
ООО "Аэроэкспресс"

Почти миллион пассажиров и более 7 млн кг багажа: аэропорт Иркутска подвёл итоги работы за лето
АО "Международный аэропорт Иркутск"

Открыта продажа билетов на рейс Nordwind Airlines «Казань - Куляб»
АО "Международный аэропорт "Казань"

Су-57Э продемонстрировал исключительную дальность полета с вкладными топливными баками
Госкорпорация Ростех

Двигатели ОДК обеспечили старт ракеты с транспортным грузовым кораблем «Прогресс МС-35»
АО "ОДК"

«Аэродинамика» обсудила с представителями турбизнеса возможности развития авиаперевозок на юге России
Холдинг «Аэродинамика»

ОДК и Тюменская область договорились развивать автономную энергетику
АО «ОДК» ; ООО «ОДК Инжиниринг»

Дроны Ростеха начали бороться с нелегальными свалками
Госкорпорация Ростех

Аэропорт Владивосток примет участие в создании специализированных классов в общеобразовательных школах г. Артем
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Росэл и «Известия» запустили мультимедийный спецпроект о радиоэлектронике
Холдинг «Росэл»

ОДК открыла в Москве крупный центр по производству деталей авиадвигателей для «Суперджета» и МС-21
Госкорпорация Ростех, АО "ОДК"

Шереметьево представляет аэропорт нового поколения на Международном фестивале молодёжи
АО "Международный аэропорт Шереметьево"