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:

«Вертолеты России» приняли участие в конференции на выставке China Helicopter Exposition 2025
Холдинг "Вертолеты России"

Открыт прием заявок на соискание 10-й Юбилейной Отраслевой премии для лучших авиаперевозчиков — RUSky Awards!
NAIS

Авиакомпания Smartavia успешно завершила подготовку к работе в осенне-зимнем сезоне
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Red Wings перевезла более 1,5 млн пассажиров на отечественных самолетах за 9 месяцев 2025 года
АО "Ред Вингс"

В аэровокзале «Южно-Сахалинск» установили первый автоматизированный переводчик
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Открыт прием заявок на соискание 12-й Национальной премии для аэропортов страны — Воздушные ворота России
NAIS

В аэропорту Шереметьево открыто новое выделенное парковочное пространство для пассажиров с инвалидностью
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Авиакомпания «РусЛайн» продолжит полёты из Воркуты в Москву до конца года
АО АК "РусЛайн"

Эмирейтс расширяет возможности для пассажиров с особыми потребностями, представляя новые сервисы и улучшения
Авиакомпания Emirates

Первый «большой» выпуск целевиков пополнил ряды специалистов ОДК-Сатурн
АО "ОДК"

Звуки музыки сделали Домодедово видимым для незрячих
Московский аэропорт Домодедово

Российские сенаторы ознакомились с производством МС-21 в Иркутске
ПАО "ОАК"

В Домодедово прошли аварийно-спасательные учения
Московский аэропорт Домодедово

СТАН вошел в шорт-лист премии «Лучший промышленный дизайн России – 2025»
ООО "СТАН"

ГТЛК передала в лизинг АК «Ямал» 2 вертолета
АО "ГТЛК"

9,3 млн пассажиров перевезли экспресс-автобусы «Аэроэкспресс» на Шереметьевском направлении за 6 лет работы
ООО "Аэроэкспресс"

Су-35С стал робокречетом во вселенной арт-проекта #БоевыеМонстрыРостеха
Госкорпорация Ростех

Группа «Аэрофлот» в зимнем расписании предлагает более 280 маршрутов
ПАО "Аэрофлот"

Международный аэропорт Владивосток - лидер ДФО по пассажиропотоку по итогам 9 месяцев работы 2025 года
АО "Международный аэропорт Владивосток"

Авиакомпания NordStar выполнила первый рейс из Челябинска в Краснодар в 2025 году
АО "Авиакомпания "НордСтар"