【摘 要】
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随着生产生活的发展,铁路列车进一步提速势在必行,行驶速度的提升对列车制动性能提出了更高的要求。传统制动系统因磨损、热疲劳等失效行为导致其使用寿命比较短,难以满足现有的高速列车的运行需求。目前制动系统相关研究主要集中在通过制动盘的表面强化,使制动盘的性能得到提升,以延长其使用寿命。本文利用激光熔覆技术在因瓦合金表面制备复合涂层,研究线能量、不同B、Ti比的增强颗粒的添加对复合涂层组织与性能的影响。利
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随着生产生活的发展,铁路列车进一步提速势在必行,行驶速度的提升对列车制动性能提出了更高的要求。传统制动系统因磨损、热疲劳等失效行为导致其使用寿命比较短,难以满足现有的高速列车的运行需求。目前制动系统相关研究主要集中在通过制动盘的表面强化,使制动盘的性能得到提升,以延长其使用寿命。本文利用激光熔覆技术在因瓦合金表面制备复合涂层,研究线能量、不同B、Ti比的增强颗粒的添加对复合涂层组织与性能的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、EBSD、X射线衍射仪、DSC等,研究原位析出相对因瓦合金基复合涂层的微观组织形貌和凝固过程等的影响;利用维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机以及静态热机械分析仪等仪器设备对因瓦基复合涂层的性能进行表征,得出以下结论:（1）在不同线能量条件下制备的复合涂层与基板结合状况良好,有金属光泽,外观无孔洞裂纹等明显缺陷。随着线能量降低,Ti B2颗粒数量增加,尺寸减小,主要是由于扫描速度快,激光停留在熔池的时间短,导致其能量输入减少进而导致液相的粘度较大,同时熔池温度降低,范围缩小,导致动力学生长条件受到限制,故尺寸呈现一定程度的减小。随着线能量的增大,维氏硬度整体变化不大,最大维氏硬度为290 HV0.2。此时涂层的强化机制比较单一,为原位析出强化。涂层的主要磨损机理为磨粒磨损。不同线能量条件下制备的复合涂层与因瓦合金相比,其在低温范围内是因瓦合金的2倍以上,说明增强颗粒的数量与热胀系数呈反比。（2）不同B/Ti添加量的所制备的复合涂层与基板结合状况良好,但是随着添加量的增加,Ti含量的减少,出现贯穿性裂纹,初步推断是因为有硼化物生成。随着B/Ti添加量增大,Ti B2颗粒逐渐减少,Ni3B含量逐渐增多。当B/Ti＞1.66时,涂层主要为Ni3B/Fe64Ni36共晶结构。通过错配度的理论计算,确定了Ni3B可以以Ti B2为核心异质形核,而因瓦合金基体与Ti B2颗粒之间由于错配度过大不满足异质形核条件。随着B/Ti添加量的增加,涂层维氏硬度整体表现出上升的趋势,在B/Ti=1.82时达到最大值,平均维氏硬度为315 HV0.2,此时涂层的强化机制为原位-共晶复合强化机制。其平均摩擦系数在B/Ti=1.53时达到最小值0.557,涂层的主要磨损机理由磨粒磨损向疲劳磨损转变。热膨胀系数在高温段已经接近于因瓦合金,保持了比较优异的因瓦效应。
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