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车轮踏面局部损伤激光增材修复涂层高温摩擦磨损性能

  重载列车车轮极易造成局部损伤，激光增材修复用于列车车轮局部损伤的修复优势明显，踏面制动形成的高温滑动工况对局部激光增材修复涂层是一种严苛考验。本研究选择在激光熔覆中应用最广泛的Fe基、Ni基和Co基三种自熔性合金粉末为修复材料，对ER9车轮钢局部损伤缺口进行激光增材修复，用球盘磨损试验机评价了其在高温下的滑动摩擦磨损性能，并对试样修复区、基材和对偶件表面的磨损机制进行了分析。结果发现：车轮材料表面局部激光修复涂层的微观组织主要由枝晶组织和共晶组织构成，Fe基、Ni基Co基合金熔覆涂层的硬度显著提升，分别为716.5HV_0.3、384.2HV_0.3和456.1HV_0.3。相比激光增材修复Fe基、Ni基试样，Co基试样不仅表现出摩擦系数最低，约为0.41，而且其修复区的磨损率最低，约为6.56×10^-4mm³/Nm，同时与未修复区相比，其磨损率降低了34.3%。车轮试样修复区表面的损伤行为显著减轻，其中，Fe基修复区的磨损表面分布细小的颗粒状磨屑，为粘着磨损磨损机制，Ni基修复区的磨损表面出现团聚大量磨屑，其磨损机制为粘着磨损和氧化磨损，Co基修复区的磨损表面局部有轻微的剥落层以及附着细微颗粒，其磨损主要表现形式为磨粒磨损和粘着磨损的复合磨损。由此，高可靠的激光修复涂层能够显著改善材料的摩擦学性能。