98 / 2021-04-01 21:41:08

列车车轮表面h-BN/CaF2/Fe基激光熔覆涂层微观组织与磨损性能研究

激光熔覆,列车车轮,微观组织,磨损与损伤

随着列车速度和轴重的增加，车轮磨损与损伤问题日趋严重。而激光熔覆技术可提高零部件表面的耐磨性能，此外，熔覆材料成分及含量对涂层性能具有关键影响。本文利用激光熔覆技术，以不同比例的h-BN(0~2%)、CaF₂(2%~0)和Fe基合金(98%)粉末为熔覆材料，在列车车轮材料表面制备合金涂层，利用MJP-30A滚动接触疲劳试验机对激光熔覆车轮试样进行滚动摩擦磨损试验。结果表明：涂层微观组织主要由枝晶组织和共晶组织构成，硬度约800HV_0.3，表面残余应力为800~1300MPa的压应力。加入h-BN粉末可将黏着系数降低至0.35~0.39，激光熔覆车轮试样表面以滚动接触疲劳损伤为主，裂纹在表面产生并在塑性变形层内扩展。随h-BN含量增加和CaF₂含量减小，微观组织尺寸呈先减小后增大趋势，表面残余压应力先增大后减小，黏着系数、磨损率、滚动接触疲劳裂纹长度和深度均呈先减小后增加趋势。h-BN、CaF₂和Fe基合金质量比为1%：1%：98%时，涂层微观组织最致密、残余压应力最大、耐磨与抗疲劳性能最优。