周琰
,
彭金方
,
赵磊
,
王文健
,
李炜
,
金学松
,
朱旻昊
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.02.012
在MMS-2A滚滑试验机上采用法向载荷120N(模拟轴重16t),转速500r/min,研究京沪高速铁路用钢轨U71MnK和车轮ER8配副在不同滑滚比下的材料损伤行为.利用SEM,EDX对不同滑滚比下的磨痕及剖面形貌和磨损表面元素进行分析.结果表明:不同滑滚比下摩擦因数变化趋势反映材料损伤的过程;轮轨材料的硬化程度随滑滚比增加而增加;不同滑滚比条件下的损伤机制不同:在近似滚动条件下,轮轨材料损伤较轻,主要为氧化磨损和局部剥落.随着滑滚比增加,轮轨材料损伤逐渐发展为疲劳磨损为主,并伴随氧化磨损和磨粒磨损,且磨粒磨损程度随滑滚比的增加而增加.
关键词:
滑滚比
,
轮轨
,
材料损伤
,
磨损
郭火明
,
王文健
,
刘腾飞
,
郭俊
,
刘启跃
材料热处理学报
利用滚动磨损试验机研究了激光相变硬化处理前后轮轨钢试样的磨损与损伤性能.结果表明:激光相变硬化处理主要得到马氏体组织,显著提高轮轨试样的表面硬度,钢轨试样和车轮试样分别提高43.06％、44.39％;轮轨试样经激光相变硬化处理后滚动摩擦系数与未处理试样相差不大,单一处理轮轨试样摩擦系数有所增大;轮轨试样经激光相变硬化处理能明显提高轮轨试样表面抗磨损和变形能力,车轮试样磨损率减少约44.02％,钢轨试样减少约13.6％,单一处理轮轨试样虽能降低处理试样的磨损,但显著加剧对摩副的磨损;激光相变硬化处理后,钢轨试样表现为轻微疲劳磨损,车轮试样则是粘着磨损与疲劳磨损共存,以疲劳磨损为主;重载工况下轮轨钢试样均激光相变硬化处理能有效改善材料抗磨损和损伤能力.
关键词:
轮轨
,
激光相变硬化
,
磨损率
,
损伤
郭火明
,
王文健
,
郭俊
,
刘启跃
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150112
为提高轮轨材料的耐磨性降低轮轨磨损，利用CO2多模激光器在轮轨试样表面获得Co基合金熔覆层，测试分析了其组织结构性能和显微硬度，利用MMS－2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了激光熔覆处理与未处理轮轨试样的抗磨损性能．结果表明：激光熔覆处理后在轮轨试样表面获得与基体良好结合厚度约1 mm的熔覆层；熔覆层主要由枝晶（γ－Co）和共晶组织（ Cr23 C6＋γ－Co）构成，初生相为γ－Co过饱和固溶体，富含Cr元素，共晶组织中富含Co元素；结合区为粗大柱状晶，从中部到表层出现胞状晶、树枝晶等多种形态．离界面越远组织越细密，组织生长方向紊乱；结合区存在元素扩散，尤其是Fe、Cr和Co含量变化显著；激光熔覆Co基合金后轮轨试样硬度分别提高约52．98％和43．44％，能有效降低对摩副磨损，轮轨抗磨损能力提高约为原来的5倍．
关键词:
激光熔覆
,
轮轨
,
组织
,
Co基合金
,
磨损率
付志凯
,
王文健
,
丁昊昊
,
顾凯凯
,
刘启跃
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.05.013
利用不同热处理方式和球化工艺,获得两种显微组织和不同硬度的等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron,ADI)材料,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了两种等温淬火球墨铸铁材料、车轮材料与U71Mn钢轨匹配时的滚动磨损与损伤性能.结果表明:ADI材料与U71Mn钢轨匹配时的摩擦因数明显小于车轮材料;由于ADI材料具有自润滑效果导致其磨损率明显小于车轮材料,ADI材料的自润滑性能也降低了对摩副U71Mn钢轨的磨损率,其中含有较大球状石墨和较少残余奥氏体的ADI2材料和对摩副U71Mn钢轨的磨损率最小;ADI材料的磨损机制主要表现为轻微疲劳磨损,对摩副U71Mn钢轨的磨损机制主要表现为黏着和轻微疲劳磨损,而轮轨材料匹配时的塑性流动层显著,损伤以表面疲劳裂纹和剥层损伤为主.
关键词:
等温淬火球墨铸铁
,
自润滑
,
磨损率
,
损伤
王文健
,
刘吉华
,
郭俊
,
刘启跃
材料科学与工艺
利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究了激光表面淬火对重载轮轨磨损与损伤性能的影响,分析了激光淬火对重载轮轨表面损伤的作用机理.结果表明：激光淬火处理后轮轨试样存在一定厚度的淬火处理层,其组织主要为均匀致密的马氏体层;激光淬火可明显提高车轮和钢轨试样的表面硬度,其硬度分别增加35.7%、33.5%;激光淬火基本不改变轮轨试样的滚动摩擦系数;激光淬火可增强轮轨试样的耐磨性,相比淬火前车轮和钢轨试样磨损量分别降低62.9%和66.0%;未处理轮轨试样表面损伤主要表现为明显的剥落损伤,激光淬火后轮轨表面损伤相对轻微,主要表现为小麻点式剥落损伤,重载工况下激光淬火处理使轮轨试样具有较好的抗表面损伤能力.
关键词:
重载铁路
,
轮轨
,
磨损
,
硬度
,
激光淬火
付志凯
,
王文健
,
丁昊昊
,
张勇强
,
刘启跃
,
朱旻昊
材料热处理学报
利用CO2多模激光器在轮轨材料表面进行激光熔覆,分析了铁基合金熔覆层的微观组织结构与显微硬度,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机研究了激光熔覆处理前后轮轨试件的滚动磨损与损伤性能.结果表明:轮轨试件熔覆处理后,熔覆层主要由共晶组织和枝晶组织组成;受凝固条件影响结合区附近主要为较为粗大的晶体组织,中部至表层出现胞状晶和树枝晶;激光熔覆组织中的Fe与Ni元素形成(Fe,Ni)固溶体,Cr容易与C结合形成硬度较高的碳化物.轮轨材料激光熔覆处理后表面硬度分别提高约122.6％和141.6％,未处理轮轨试件磨损率较高,出现了明显的塑性流变变形且存在明显的疲劳裂纹,磨损机制主要为疲劳磨损;轮轨试件激光熔覆处理明显降低了磨损率,磨损机制主要为轻微疲劳磨损.
关键词:
激光熔覆
,
轮轨
,
微观组织
,
铁基合金
,
磨损率
丁昊昊
,
王文健
,
郭俊
,
刘启跃
,
朱旻昊
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.10.006
利用 WR-1轮轨滚动磨损实验机研究不同轴重下轮轨材料滚动磨损与损伤性能。结果表明：轮轨试样磨损率均随轴重增加呈现线性增加趋势，且钢轨试样磨损率大于车轮试样磨损率。轮轨试样硬化率均随时间呈现先增加后趋于稳定的变化趋势，轮轨试样塑变层厚度和硬化率均随轴重增加而增大，且车轮试样硬化率大于钢轨。车轮试样和钢轨试样表面损伤形貌不同，车轮试样表面表现为垂直于滚动方向的疲劳裂纹，钢轨试样表面表现为裂纹和块状剥落，轮轨试样表面损伤均随轴重增加而更加严重；车轮试样表面裂纹疲劳断裂和钢轨试样表面块状剥落形成磨屑，成分主要为Fe2 O3和马氏体，随轴重增加，磨屑尺寸呈现增大趋势，但成分与含量无明显变化。
关键词:
轴重
,
轮轨材料
,
磨损
,
损伤
,
疲劳裂纹
刘亮
,
王文健
,
郭俊
,
刘启跃
机械工程材料
利用断裂力学理论建立了钢轨踏面斜裂纹扩展寿命预测模型;以CRH2型动车组为研究对象,计算了轮轨接触时钢轨内部的应力分布,然后利用预测模型估算了钢轨踏面斜裂纹的扩展寿命,并分析了摩擦因数、裂纹倾斜角、钢轨磨损率等因素对钢轨踏面斜裂纹扩展寿命的影响。结果表明：倾斜角在30°～40°时,斜裂纹扩展寿命随摩擦因数的增大而降低;裂纹倾斜角增加到50°～60°时,斜裂纹扩展寿命先增加后减小;随裂纹倾斜角的增大,斜裂纹扩展寿命先增后减;斜裂纹扩展寿命随磨损率增大先缓慢增加,当磨损率达到一定值后急剧增加;实际使用数据间接证明了模型预测的准确性。
关键词:
斜裂纹
,
滚动接触
,
钢轨
,
裂纹扩展寿命
李自彬
,
郭俊
,
王文健
,
钟雯
,
刘启跃
机械工程材料
用JD-1型轮轨模拟试验机和赫兹模拟准则研究了车轮转速对车轮滚动磨损性能的影响;用SEM、EDS和硬度计等分析了车轮磨损表面形貌与硬度变化情况.结果表明:随车轮转速的增大,车轮磨损量呈现先减小后增大的趋势,滚动摩擦过程中致密氧化膜的形成与车轮磨损量的变化有直接的关系;随着转速的增大,车轮的磨损机制由磨粒磨损向疲劳和氧化磨损转变.
关键词:
滚动磨损
,
车轮转速
,
磨损量
,
氧化膜
郭静
,
王文健
,
刘启跃
,
周仲荣
机械工程材料
在MMS-2A型滚动摩擦试验机上研究了干态、水态和水砂态三种工况下轮轨材料间的摩擦磨损行为,分析了轮轨试样表面的损伤情况.结果表明:相比于干态,水会使轮轨材料间的摩擦因数、磨损量明显下降；水介质中撒砂可增加轮轨材料间的滚动摩擦因数和磨损量,且加重了轮轨表面的损伤,水砂态试验中的干摩擦会使摩擦因数恢复到干态下的正常水平；随水态、干态到水砂态工况的变化,车轮试样表面从粗糙凸起并伴有轻微剥落向严重剥落损伤转变,钢轨材料的表面损伤主要表现为片层状剥离并伴有剥落现象,但较车轮材料的剥落损伤程度轻.
关键词:
轮轨
,
水
,
撒砂
,
摩擦因数
,
磨损量
