Комментарии 0
...комментариев пока нет
Ученые нашли способ увеличить прочность металла в 1,5 раза с помощью лазера
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).
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).