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:

«ЮТэйр» увеличил выручку на 10,5% за 6 месяцев 2025 года
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

В аэропорту Шереметьево отработано оперативное взаимодействие подразделений транспортной безопасности аэропорта и силовых структур в случае риска акта незаконного вмешательства
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

Авиационный учебный центр КВЗ подготовил более 10 тысяч летчиков и инженеров
Холдинг "Вертолеты России"

КРЭТ презентовал дрон «Сталкер» для мониторинга сложных объектов
АО "КРЭТ"

Аэрофлот объявляет финансовые результаты по МСФО за 6 месяцев 2025 года
ПАО "Аэрофлот"

ЦАТ ускоряет выпуск деталей авиационных двигателей с помощью аддитивных технологий
АО "ОДК"

AZUR air расширяет программу полётов в Анталью
Авиакомпания AZUR air

«Технопром-2025»: МАИ принял участие в обсуждении нового перечня специальностей в вузах
Московский авиационный институт

Аэропорт Шереметьево в год 80-летия Великой Победы награжден за значимый вклад в организацию федеральной акции «Диктант Победы»
АО "Международный аэропорт Шереметьево"

МАИ подготовил первую в России группу внешних пилотов-инструкторов для тяжёлых беспилотников
Московский авиационный институт

Авиакомпания «ЮВТ АЭРО» объявляет о запуске прямого рейса Казань — Магас — Казань
"ЮВТ АЭРО"

AZUR air расширяет программу полётов в Анталью из Казани
Авиакомпания AZUR air

Авиакомпания «Волга-Днепр» продолжает предоставлять качественные услуги по доставке грузов
Авиакомпания "Волга-Днепр"

К Луне и дальше: в МАИ разработали метод оптимизации траекторий полёта для будущих космических буксиров
Московский авиационный институт

Ростех и МГТУ им. Н.Э. Баумана будут готовить специалистов для оборонных предприятий Кыргызской Республики
Госкорпорация Ростех

Зеленый тазик, коробку с малиной и черешней, форму охранника и пилотку стюардессы забыли пассажиры «Аэроэкспресса» этим летом
ООО "Аэроэкспресс"

Новые двигатели для Ил-114-300 наработали более двух тысяч часов в ходе испытаний
Госкорпорация Ростех

ОДК сертифицировала «выращенные» детали серийного авиационного двигателя ПД-14
АО "ОДК"

Аэрофлот возобновляет продажи субсидированных перевозок из Калининграда и расширяет программу для жителей ДФО
ПАО "Аэрофлот"

ГТЛК успешно разместила выпуск ЦФА GTLK-02
АО "ГТЛК"