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原文传递 EA4T车轴钢等离子喷涂及激光熔覆耐磨涂层研究

论文题名：	EA4T车轴钢等离子喷涂及激光熔覆耐磨涂层研究
关键词：	车轴钢;耐磨涂层;等离子喷涂;热压处理;激光熔覆;铁路机车
摘要：	随着我国铁路向高速、重载方向的发展，对铁路机车车辆的安全性和可靠性提出了更高的要求，车轴作为列车运行的关键部件，其轮座处在列车运行中承受着交变弯曲载荷，容易造成磨损，使其失效，因此通过表面处理技术提高其耐磨性能对于保证高速列车长期安全运行具有重要的意义。　　等离子喷涂和激光熔覆技术作为表面强化最常用、最有效的手段，可以成功制备各种不同成分的涂层，来改善材料的耐磨、耐蚀等性能，本文分别通过等离子喷涂和激光熔覆技术在高速列车车轴用EA4T钢表面制备纯Mo涂层和Fe基合金涂层，来提高EA4T钢的耐磨性能，并对其物相成分、组织、硬度、弹性模量、结合强度和耐磨性能进行分析研究。　　通过等离子喷涂技术成功在EA4T钢表面制备纯Mo涂层，涂层结构致密完整，孔隙率仅为7.5％，Mo涂层成分为纯Mo，等离子喷涂纯Mo涂层平均硬度值为400.2HV0.2，高于基体的硬度(225HV0.2)，弹性模量为178.6GPa，由于涂层中孔隙的存在，导致涂层的硬度，弹性模量分布并不均匀，因此采用Weibull分布进行分析，结果证明，涂层的硬度和弹性模量均服从Weibull分布，Weibull分布因子m的大小代表了涂层的均匀性，涂层硬度Weibull分布拟合曲线为y=12.44x-75，弹性模量拟合曲线为y=15.58x-188.86;等离子喷涂Mo涂层平均结合强度为27.09MPa，且试样全部断于涂层近界面处，等离子喷涂Mo涂层在50N～150N载荷下的摩擦系数分别为1.05，1.02和0.93，与EA4T钢在50N～150N载荷下的的摩擦系数1.58，1.27和1.04相比，下降很多，而Mo涂层摩擦失重仅为基体材料的十分之一，耐磨性能优于基体材料，且涂层与基体材料的磨损类型均为粘着磨损。　　经过热压处理后，Mo涂层结构更加致密，孔隙率下降了8.8％～25.1％，相成分未发生变化，仍为纯Mo相;Mo涂层硬度、弹性模量略有提升，其Weibull分布形状因子m变大，涂层硬度、弹性模量分布更加均匀;Mo涂层结合强度相对原始涂层提高了6.2％～18.4％，且随着热压处理温度和压力的升高而升高，热压处理前后，涂层断裂方式未发生改变;热压处理使得涂层更加致密，提高了涂层的耐磨性能，且涂层的耐磨性能随着热压处理温度和压力的升高而升高，但热压处理对涂层的摩擦系数未有明显规律性影响。　　EA4T钢表面激光熔覆Fe基耐磨涂层具有良好的成型性，在不同参数下成型均良好，涂层稀释率随着激光功率和扫描速度的增大而增大，随着送粉量的增大而下降;激光熔覆Fe基耐磨涂层的硬度随着激光功率的增加而下降，随着扫描速度和送粉量的增大而增大;通过正交试验可知，各参数对激光熔覆Fe基耐磨涂层性能的影响顺序为送粉量＞激光功率＞扫描速度，最优工艺为激光功率为1600W，扫描速度280mm/min，送粉量24.31 g/min;在最佳工艺下进行多道搭接试验，涂层无裂纹，夹杂等缺陷，成性良好，涂层底部为柱状晶，中部及上部为胞状枝晶组织，晶粒细小均匀，涂层中主要相成分为α-Fe，Fe-Ni和Ni-Cr-Fe合金;Fe基耐磨涂层中W，Cr，Ni元素的添加使得涂层具有很高的硬度(850HV0.2)和耐磨性能，Fe基涂层在50N～150N载荷下的摩擦系数分别为1.21，1.08和0.96，小于基体材料EA4T摩擦系数，涂层的摩擦失重远远小于基体材料，磨损形式为轻微粘着磨损。
作者：	麻昊
专业：	材料科学与工程
导师：	吕其兵;余敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文