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:

На всероссийской конференции в МАИ обсудили технологии беспилотного будущего
Московский авиационный институт

Авиадвигатель ПД-8 для самолета «Суперджет-100» успешно прошел испытания на обрыв лопатки вентилятора
Госкорпорация Ростех

Геоскан протестировал ГНСС-трекер и систему управления полетами собственной разработки для удаленной идентификации и управления БВС
ГК "Геоскан"

В аэропорту Сургута внедрён цифровой сервис обслуживания пассажиров в сбойных ситуациях
Международный аэропорт Сургут

В международном аэропорту Хабаровск обслужили 2,5 млн пассажиров с начала года
АО "Хабаровский аэропорт"

Программный продукт «Росэл» поможет автоматизировать управление инструментом на российских заводах
Холдинг «Росэл»

Оборудование Госкорпорации Ростех поможет сажать самолеты в крупнейшем городе ЯНАО
Госкорпорация Ростех

В аэровокзале «Южно-Сахалинск» обслужили полуторамиллионного пассажира Авиакомпании «Аврора»
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Акция «Счастливый билет» завершилась в аэропорту Владивосток
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Авиакомпания «РусЛайн» открыла продажу билетов на рейсы из Тамбова на 2026 год
АО АК "РусЛайн"

Уникальная экскурсия по аэропорту «Казань» и самолёту авиакомпании Nordwind для воспитанников Детского дома
АО "Международный аэропорт "Казань"

"Росэл" увеличил вдвое объем услуг по нанесению гальванических покрытий
Холдинг «Росэл»

Почти 3 000 тяжёлых больных эвакуировали санавиацией в Якутии с начала года
Пресс-центр Республики Саха (Якутия) в Москве

Аэрофлот приготовил особенные подарки для детей, путешествующих в классе Бизнес
ПАО "Аэрофлот"

Аэропорт Красноярск готовится к масштабному обновлению парковочной и транспортной инфраструктуры
Международный аэропорт Красноярск

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» стал лидером области по внедрению бережливых технологий
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Нам уже семнадцать – авиакомпания NordStar отмечает день рождения
АО АК "НордСтар"

Внуково – главная точка старта к сокровищам Венесуэлы: открыта фотовыставка!
АО "Международный аэропорт "Внуково"

Аэрофлот запустил бесплатный онлайн-сервис по оформлению справок для пассажиров
ПАО "Аэрофлот"

«АльфаСтрахование» и «АЭРОНЕКСТ» договорились о сотрудничестве в сфере страхования беспилотников
АО "АльфаСтрахование"