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:

Авиакомпания «Северо-Запад» стала новым партнером аэропорта Внуково: прямой рейс в Сабетту открывает новые возможности
АО "Международный аэропорт "Внуково"

Аэропорт «Сухум» впервые принял широкофюзеляжный самолет
Международный аэропорт «Сухум»

В МАИ создают отечественный бортовой комплекс для дронов
Московский авиационный институт

Опережая время: аспирантка МАИ научила беспилотники мгновенной реакции на сигналы операторов
Московский авиационный институт

Дело за «Горизонтом»: доцент МАИ создал уникальную систему для повышения безопасности полётов
Московский авиационный институт

МАИ вошёл в топ лучших технических вузов России по уровню зарплат IT?специалистов
Московский авиационный институт

Группа «Аэрофлот» объявляет операционные результаты за май 2025 года
ПАО "Аэрофлот"

Рейс S7 Airlines стал первым для нового терминала аэропорта Иркутска
АО "Авиакомпания "Сибирь"

Динамика пассажиропотока аэропорта Красноярск: майские итоги
Международный аэропорт Красноярск

Новый перрон аэропорта Братск введён в эксплуатацию
Аэропорт Братск

Тысячу цветов высадили в аэровокзале «Южно-Сахалинск» ко Дню России
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Новый терминал внутренних линий аэропорта Иркутска принял первый рейс
АО "Международный аэропорт Иркутск"

Ростех оснастил аэропорт Оренбурга оборудованием для безопасной посадки самолетов
Госкорпорация Ростех

Аэрофлот подписал соглашение о сотрудничестве с Мостуризмом и АНО «Проектный офис по развитию туризма и гостеприимства Москвы»
ПАО "Аэрофлот"

Авиакомпания Smartavia выиграла Гран-при премии Silver Mercury.
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Аэрофлот и MIKS Karting Academy заключили соглашение о сотрудничестве в развитии детского автоспорта
ПАО "Аэрофлот"

РКС нарастили выпуск твердотельных усилителей мощности для низкоорбитальных и геостационарных спутников
АО "РКС"

Структура Ростеха приобрела 30 процентов в уставном капитале ИТ-компании РЕД СОФТ
Госкорпорация Ростех

Из Владивостока в Далянь - с «Авророй»
АО "Международный аэропорт Владивосток"

К усилению кинологической службы готовятся в главном аэропорту Камчатки
АО УК "Аэропорты Регионов"