论文部分内容阅读
随着我国经济的高速发展,我国铁路运输也逐步进入了高速化时代,这对列车安全运行提出了更高的要求,对列车制动系统的要求更加苛刻。在列车频繁制动过程中,制动盘承受磨损和复杂的疲劳载荷,极易过早的表面失效。通过对现有制动盘进行表面强化,不仅可以大大改善列车制动性能,节省成本,还可以实现失效制动盘再制造,延长工件使用寿命。本文利用因瓦合金的低膨胀特点,运用激光熔覆技术制备出高耐磨因瓦合金基复合涂层,研究了B和SiO2添加对涂层的影响。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、TG-DSC同步热分析仪、维氏显微硬度计、摩擦磨损实验机、静态热机械分析仪等设备,分别对涂层的显微组织、物相、凝固过程、显微硬度、摩擦系数、磨损形貌、热膨胀系数进行了分析,得到以下结论:(1)纯因瓦合金涂层,其主要物相仍为奥氏体组织,但涂层表面起伏不平、孔洞较多。通过添加表面活性元素,可以减小熔覆涂层的Marangoni效应,改善宏观形貌。(2)Fe-Ni-B合金涂层,产生共晶强化,涂层硬度有明显的提高。但B含量大于4wt.%时可能会破坏涂层的因瓦效应,使得涂层在快速凝固时热应力过大,导致涂层裂纹的产生。(3)Fe-Ni-SiO2合金涂层,SiO2含量为1wt.%熔覆涂层表面起伏不平,有部分孔洞,SiO2含量为2wt.%、3wt.%、4wt.%表面平整,与基板结合良好,没有孔洞。随着SiO2含量的添加,有利于改善熔覆涂层的宏观形貌。SiO2的添加有Fe3Si/SiO2的软磁性颗粒的生成,会改变奥氏体晶粒的取向,同时有助于熔覆涂层的晶粒细化。随着SiO2含量的增加,涂层的维氏硬度可以提高50%左右;SiO2含量2wt.%、3wt.%、4wt.%摩擦系数比较接近且比较稳定;SiO2含量为2wt.%熔覆涂层在25-600℃温度段的平均线性热膨胀系数为6.66×10-6/℃,热膨胀系数较低,保持了较好的因瓦效应。(4)Fe-Ni-SiO2-B合金涂层,观形貌表面平整,与基板结合良好,没有孔洞。随着B含量的增加,晶间处析出的Fe3Ni3B逐渐增多,并同时Fe3Ni3B与奥氏体形成共晶组织增多。随着B含量的增加,涂层的维氏硬度逐渐增加,当B含量为4wt.%时,熔覆层的显微硬度最高可以达到650HV0.1,比基板的硬度提高了3~4倍;1wt.%、2wt.%、3wt.%摩擦系数比较接近且比较稳定,表面磨损形貌以疲劳磨损为主。4wt.%摩擦系数有一定的波动,表面磨损形貌以磨粒磨损为主。B含量为2wt.%熔覆涂层在25-600℃温度段的平均线性热膨胀系数为6.27×10-6/℃,热膨胀系数较低,保持了较好的因瓦效应。