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:

Лучшие работники ОДК-Кузнецов награждены в честь Дня космонавтики
ПАО "ОДК-Кузнецов"

В Шереметьево продолжается Неделя космоса
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Авиакомпания «РусЛайн» перешла на летнее расписание с 29 марта
АО АК "РусЛайн"

Utair будет ежедневно выполнять полеты из Сургута в Самару
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

ОДК покажет в День космонавтики НК-33 для лунной программы и испытания современных РД-107А/108А
АО "ОДК"

На малых и средних предприятиях космической отрасли России работают более 2,8 тысяч человек
АО «Корпорация «МСП»

Разработчик материалов для авиакосмической отрасли в 2 раза нарастил выручку с помощью льготного финансирования Корпорации МСП
АО «Корпорация «МСП»

ГТЛК успешно завершила поставку 18 тяжелых БАС по льготному лизингу
АО "ГТЛК"

Red Wings начала выполнять полеты из Перми в Минск
АО "Ред Вингс"

«Волга-Днепр» провела встречу с потомком Ивана Крузенштерна
Авиакомпания "Волга-Днепр"

Более 89 млн пассажиров перевез Аэроэкспресс в аэропорт Домодедово и обратно за все время работы
ООО "Аэроэкспресс"

Red Wings начнет летать из Екатеринбурга в Астрахань, Грозный и Ставрополь
АО "Ред Вингс"

Ростех создал пункт управления антидронами для гражданских компаний
Госкорпорация Ростех

В Ташкент из аэропорта Внуково – вместе с FlyOne Asia!
АО "Международный аэропорт "Внуково"

Глава ГТЛК рассказал о новой модели финансирования космических проектов
АО "ГТЛК"

ГТЛК передала оператору ГК «СПУТНИКС» три первых лизинговых спутника
АО "ГТЛК"

ГТЛК и Алмаз-Антей подписали соглашение о сотрудничестве в сфере инновационных технологий
АО "ГТЛК"

ГТЛК и ГК «СПУТНИКС» объединяют усилия для создания наземной инфраструктуры управления космическими аппаратами
АО "ГТЛК"

В МИСИС создали алюминиевый композит для 3D-печати в атомной и аэрокосмической отрасли
Университет МИСИС

Работникам ОДК-Кузнецов вручены региональные награды в День космонавтики
ПАО «ОДК-Кузнецов»