Ученые повысили прочность материалов с помощью лазерного «залечивания»

Повысить более чем в два раза прочность материалов для авиакосмической, атомной и медицинской промышленности позволит новый метод лазерной обработки, разработанный учеными из Университета МИСИС совместно с коллегами из Китая. Результаты опубликованы в журнале Nanomaterials.

Китай активно сотрудничает с Россией в области создания новых материалов и методов обработки поверхностей. В основе предложенного учеными метода лежит физический механизм лазерного термомеханического «залечивания» нанопор и нанотрещин, рассказали сотрудники Университета науки и технологий МИСИС.

В результате воздействия короткими лазерными импульсами длительностью около 20 наносекунд и энергией 15–20 миллиджоулей образуется высокотемпературное газопламенное облако, которое воздействует на поверхностные слои образца. Материал при этом разогревается и становится пластичным. Одновременно в области лазерного воздействия возникает ударная волна, которая вызывает перемещение нагретого материала в объем поры и ее последующее «залечивание».

Главное преимущество нового метода – его избирательность, так как он позволяет воздействовать только на дефектные области, не затрагивая «здоровую» часть материала, отметили авторы. Метод одновременно повышает твердость и вязкость материала, он становится не только более прочным, но и менее хрупким, рассказал доцент кафедры физики Университета МИСИС Иван Сафронов.«

"Исследования показали, что после лазерной обработки микротвердость материала увеличивается, при этом он не растрескивается под нагрузкой. Обработанная таким образом поверхность находится в термодинамическом равновесии, то есть она может существовать очень долго", — пояснил он.

Новый подход актуален для авиакосмической отрасли, атомной промышленности и медицинской физики, так как он позволяет создавать более прочные и надежные материалы, устойчивые к различным видам внешнего воздействия.

Китай в настоящее время занимает лидирующие позиции в области наукоемких технологий, поэтому новая разработка, по мнению создателей, будет играть важную роль в современном высокотехнологическом производстве дружеских стран.

«Необходимо отметить, что в области передовых и перспективных направлений исследований и разработок сегодня возникают и эффективно работают совместные российско-китайские коллективы ученых», — рассказал Сафронов.

Исследование было проведено сотрудниками кафедры физики Университета науки и технологий МИСИС совместно с коллегами из China University of Mining and Technology (Beijing) Zhiqiang Wang and Jianping Zuo. School of Energy and Mining Engineering and School of Mechanics and Civil Engineering China University of Mining and Technology, China University of Mining and Technology.