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:

Аэрофлот запускает «Бизнес-проездной» для часто летающих пассажиров
ПАО "Аэрофлот"

Геоскан и РАН разработали первую отечественную односенсорную мультиспектральную SWIR-камеру для БАС
ГК "Геоскан"

Тариф «Предварительный» станет самым выгодным для поездки в Аэроэкспрессе
ООО "Аэроэкспресс"

Аэропорт Домодедово дал старт праздничному оформлению, установив новогоднюю елку высотой 15 метров
Московский аэропорт Домодедово

ГТЛК успешно разместила выпуск трехлетних ESG-облигаций серии 002P-11 на 12,5 млрд рублей
АО "ГТЛК"

ОДК повысит эффективность внешнеэкономической деятельности совместно с ВТБ
АО "ОДК"

В аэропорту Жуковский открылся аптечный пункт «Магнит?Аптека»
Международный аэропорт Жуковский

Группа «Аэрофлот» вводит шесть дополнительных рейсов между Москвой и Владивостоком на зимний период повышенного спроса
ПАО "Аэрофлот"

Внимание к каждой детали: аэровокзал «Южно-Сахалинск» обновил программу обучения гостеприимству
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Авиакомпания Smartavia поздравила продюсерский центр «Архангельск Джаз» с престижной победой
АО "Авиакомпания Смартавиа"

Авиакомпания «РусЛайн» возобновляет рейсы из Нарьян-Мара в Пермь
АО АК "РусЛайн"

Обновленный фасад аэропорта Домодедово
Московский аэропорт Домодедово

ГТЛК поставит вертолет авиакомпании АЛРОСА
АО "ГТЛК"

Аэрофлот и Сбер выпустили совместную премиальную дебетовую карту
ПАО "Аэрофлот"

В международном аэропорту Жуковский прошел рейд по борьбе с нелегальными такси
Международный аэропорт Жуковский

Аэрофлот объявляет финансовые результаты по МСФО за 9 месяцев 2025 года
ПАО "Аэрофлот"

ГТЛК закрыла книгу заявок по размещению трехлетних ESG-облигаций серии 002P-11
АО "ГТЛК"

Поздравление генерального директора ФАУ «ЦАГИ», члена-корреспондента РАН К.И. Сыпало со 107-летием ЦАГИ
ФАУ "ЦАГИ"

Аэровокзал Южно-Сахалинска и авиакомпании обсудили взаимодействие в зимний период
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Международный аэропорт Владивосток и авиакомпании торжественно чествовали юбилейных пассажиров
АО "Международный аэропорт Владивосток"