輪軌材料激光熔覆Fe基合金涂層的微觀組織與磨損性能研究.pdf

1、重載化是鐵路運(yùn)輸發(fā)展方向之一，重載鐵路的主要特點(diǎn)是大軸重和大運(yùn)輸量。重載鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展，為現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步做出重要貢獻(xiàn)，但重載鐵路系統(tǒng)中的一些問題也逐漸暴露出來，而輪軌的磨損就是其中最重要的問題之一。激光熔覆作為先進(jìn)的表面處理方法，許多輪軌研究學(xué)者已經(jīng)將其應(yīng)用于輪軌材料表面處理，通過激光熔覆技術(shù)對(duì)重載輪軌材料表面進(jìn)行處理，使重載輪軌的磨損有所減緩，這不僅能夠提高鐵路運(yùn)輸安全性同時(shí)又可以減少鐵路運(yùn)輸成本。
　　論文所用激光熔覆材料是

2、Fe基合金粉末，以及添加0.4％、1.2％、2％氧化鑭后的Fe基合金粉末，所用設(shè)備為CO2激光器(TR-3000)，對(duì)車輪和鋼軌試樣表面激光熔覆處理后，分別獲得具有四種Fe基合金激光熔覆涂層的輪軌試樣，通過維氏硬度儀測(cè)量激光熔覆涂層的硬度、使用掃描電子顯微鏡觀察熔覆層微觀組織結(jié)構(gòu)、元素分布及利用X射線衍射儀分析熔覆層物相組成等。在干態(tài)下和油潤(rùn)滑條件下，利用MMS-2A滾動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)分別研究了激光熔覆處理輪軌試樣的磨損性能及滾動(dòng)接觸疲勞性

3、能，使用測(cè)量分析設(shè)備如維氏硬度儀、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀及光學(xué)顯微鏡等，對(duì)輪軌試樣的磨損與損傷進(jìn)行了分析。
　　所得出的主要結(jié)論如下:
　　1、輪軌試樣的激光熔覆層組織均勻致密，未發(fā)現(xiàn)明顯的氣孔、裂紋，熔覆組織主要有兩種，分別是晶組織和枝晶組織;結(jié)合區(qū)附近主要為粗大柱狀晶組織，中部至表層出現(xiàn)胞狀晶、樹枝晶;主要組成相為(Fe，Ni)和Cr7C3;激光熔覆Fe基處理使輪軌試樣表面硬度得到較大提高;氧化鑭的加入，改變晶界的

4、結(jié)構(gòu)，降低晶界張力和促使晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力，使晶粒發(fā)生細(xì)化，從而使組織更加均勻，共晶組織結(jié)構(gòu)明顯細(xì)化并且彌散度增大。
　　2、輪軌試樣進(jìn)行Fe基熔覆處理后，枝晶組織具有較好的韌性，網(wǎng)狀共晶組織具有較高硬度，二者相互作用，形成了特殊結(jié)構(gòu)，使熔覆試樣具有極高的表面硬度，同時(shí)具有較好的韌性，其抗磨損性能明顯增強(qiáng)，磨損率分別降低了32％和42％，有效地減緩了試樣的表面損傷、表層塑性變形及裂紋的擴(kuò)展，F(xiàn)e基熔覆處理使輪軌試樣的磨損機(jī)制發(fā)生變化

5、，由為疲勞磨損變?yōu)榱溯p微疲勞和輕微粘著磨損。
　　3、添加氧化鑭后，氧化鑭在晶界處偏聚，阻礙晶粒長(zhǎng)大，使晶界得到強(qiáng)化，促使晶粒之間的滑移容易傳遞，有利于表層組織中微裂紋頂部的應(yīng)力松弛，增大裂紋擴(kuò)展的阻力，使材料的磨損降低，1.2％氧化鑭對(duì)激光熔覆車輪和鋼軌試樣的強(qiáng)化作用最好，磨損率分別降低約為46％和76％，且抵抗表層裂紋出現(xiàn)及擴(kuò)展的能力最好。
　　4、在油潤(rùn)滑條件下激光熔覆處理后輪軌試樣的表面損傷輕微，試樣的抗疲勞剝離性能