1211 / 2023-03-18 21:19:41

ER9车轮激光熔覆涂层滚动摩擦裂纹扩展机理研究

列车车轮的滚动接触疲劳损伤是目前轨道交通领域的重要研究问题，其中疲劳裂纹是车轮损伤的主要形式之一，疲劳裂纹的扩展会造成车轮材料的疲劳断裂，对列车运行造成严重的安全隐患，且难以有效地预防。本文本文结合激光熔覆局部修复技术，采用模拟地铁列车车轮滚动摩擦试验的方法，开展了滚动接触载荷下地铁列车车轮滚动摩擦疲劳裂纹扩展机理的研究。利用Fe基合金粉末材料激光熔覆局部修复ER9车轮样品，分别经过多个周期滚动接触摩擦试验，利用扫描电子显微镜（SEM）观察样品剖面涂层顶部基界面位置裂纹形貌，用能谱仪（EDS）对裂纹内部、裂纹附近和无裂纹处进行成分分析后得到结论：在滚动摩擦试验48万转周次前，剖面涂层和界面位置均为发现明显裂纹出现；当滚动周期超过48万转后，剖面涂层顶部率先有细小裂纹从滚动接触表面萌生；当滚动周期达到64万转后，界面位置开始有疲劳裂纹萌生，且涂层顶部裂纹开始向涂层内部扩展。使用能谱仪成分分析现实，裂纹内部含有更大比例的C元素和Mn元素，而C元素会导致材料的塑性和韧性下降，Mn元素会降低材料的延展性。