САМАРА, 2 октября. /ТАСС/. Ученые из Самары и Санкт-Петербурга при поддержке Минобрнауки России разработали технологию увеличения прочности металлических материалов аэрокосмической техники методом лазерной ударной обработки. Полученные результаты могут быть использованы для создания промышленной технологии и применения на производстве авиационной и космической техники, сообщили в пресс-службе Самарского университета имени Королева.
"Ученые Самарского университета имени Королева и Санкт-Петербургского института электрофизики и электроэнергетики РАН разработали технологию, позволяющую с помощью лазерной обработки увеличивать прочность металлических материалов, используемых в авиационной и космической технике. Как показали эксперименты, короткие и мощные лазерные импульсы могут значительно улучшать состояние обрабатываемых материалов, уменьшая вероятность появления трещин и других деформаций в ходе эксплуатации", - говорится в сообщении.
Экспериментальное исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках всероссийского проекта "Фундаментальные проблемы разработки аэрокосмических транспортных систем и управления в аэрокосмической технике для обеспечения связанности территории РФ". Самарский университет имени Королева в 2024 году выиграл грант на его выполнение в рамках ведомственного проекта "Развитие институтов грантовой поддержки исследователей, научных и творческих коллективов" госпрограммы "Научно-технологическое развитие РФ", рассчитанной на период с 2024 по 2026 год. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Acta Astronautica, издаваемом под эгидой Международной академии астронавтики.
Как рассказали в Самарском университете, эксперименты проводились на установке с неодимовым лазером, производящим мощные наносекундные импульсы с различной плотностью энергии. Ученые исследовали поверхность исходных и обработанных лазерным излучением образцов, применяя растровый электронный микроскоп и оптический профилометр, измеряющий шероховатость поверхности. В результате удалось установить, что эффект упрочнения металла достигается за счет механической деформации, которую производит ударная волна от лазерного импульса. На поверхности образца появляются микровпадины, при этом в приповерхностном слое образуются сжимающие напряжения, которые и делают материал более прочным. В ходе исследования ученые получили практические результаты лазерного ударного упрочнения меди и алюминиевого сплава при различных плотностях энергии и при наличии и отсутствии защитного покрытия на материалах.
Комментарий разработчика
Как пояснили в университете, металлические конструкционные материалы, используемые в авиации и космосе, в процессе своей эксплуатации испытывают экстремальные нагрузки. Поэтому для увеличения срока их службы и безопасности полетов крайне важно увеличивать их прочность как при производстве новых узлов и деталей, так и при ремонте бывших в эксплуатации устройств и летательных аппаратов.
"Технология лазерной ударной обработки конструкционных материалов с помощью мощных наносекундных лазерных импульсов позволяет уменьшить поверхностные микроповреждения и увеличить сопротивление материала росту трещин. Увеличение твердости микроструктуры материала в результате в ряде случаев может достигать 20%. Результаты исследования имеют, по большей части, фундаментальное значение, но они могут быть использованы для создания промышленной технологии и применения на производстве авиационной и космической техники", - рассказал заведующий кафедрой эксплуатации авиационной техники Самарского университета имени Королева Георгий Макарьянц.
