高速列车制动盘失效分析及材料研究的进展

综述了目前国内外高速列车制动盘失效分析及制动盘材料研究的现状,指出各类材料的优缺点.根据国内铁路运输现状及铁路科技发展长期规划纲要,结合国内外制动盘材料研究成果,对国内铁路高速列车制动盘材料的研究方向提出了建议,指出研究陶瓷涂层、金属陶瓷涂层制动盘是解决国内现阶段高速列车提速要求的一个大有希望的研究方向,而解决陶瓷涂层与基体结合力和研制一种与陶瓷涂层制动盘相匹配的制动闸是目前陶瓷制动盘研究的两个关键环节.     

高速列车铸钢制动盘的组织与性能

对研制的时速250公里复兴号中国标准动车组用铸钢制动盘进行了显微组织及晶粒度检验、力学性能试验、热物理性能试验、内部缺陷检验及热疲劳性能试验。结果表明:所研制的铸钢制动盘组织为致密的回火索氏体,具有较高的强度、伸长率、冲击吸收能量、比热容和热扩散系数,内部缺陷符合行业标准的技术要求,与进口制动盘相比具有更好的热疲劳性能。制动盘1∶1制动动力试验及疲劳试验和60万公里运用考核结束后制动盘摩擦面没有出现热斑、划伤、热裂纹等不良现象,可以满足时速250公里动车组使用要求。     

一种高速列车制动盘高熵合金耐磨层组织和性能的研究

目的对磨损后的高速列车制动盘进行修复,以降低列车运营成本。方法采用机械自混粉末,利用激光熔覆工艺制备CrMnFeCoNi高熵合金熔覆层对制动盘进行修复,对熔覆层组织、组成相、耐磨性和耐腐蚀性进行研究。结果最佳实验工艺为:激光功率1000 W,扫描速度5 mm/s,送粉电压7.5 V,对应单道宽度2.42 mm,高度0.44 mm,搭接率50%。激光熔覆过程中存在烧损,造成粉末成分不是等摩尔原子比,最终熔覆层组成相为BCC和FCC两相。熔覆层铸造组织较均匀,生长方向趋于一致,存在一定数量的非晶和纳米级组织。CrMnFeCoNi高熵合金熔覆层可降低材料磨损量,摩擦系数为0.3655,更耐磨;腐蚀电流密度为1.24×10~(-5) A/cm~2,腐蚀速率为0.146 475 mm/a。结论通过激光熔覆工艺制备的高速列车制动盘高熵合金修复层,其耐磨性、耐腐蚀性均优于基体,延长了磨损后制动盘的使用寿命,满足制动盘使用要求。     

制动盘用灰铸铁热疲劳性能的研究

灰铸铁具有优良的导热性、良好的耐摩性,是制动盘的主要材质。对3种碳当量较高的灰铸铁组织及性能进行了测定和分析,采用板状带V型缺口试样,通过循环加热、冷却的方法研究热疲劳性能。结果表明:碳当量比较低、石墨数量少,即使强度和硬度比较高,抗热疲劳性能也较差;当基体以珠光体为主时,碳当量高且含有一定量D型石墨的灰铁抗热疲劳性能好。     

高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢的导热特性

采用激光脉冲试验法研究不同淬火和回火工艺对高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢在50～800℃时的比热容、热扩散系数和导热系数。结果表明,当试验温度低于700℃时,随着试验温度的提高,试验料热扩散系数和导热系数逐渐降低,比热容逐渐提高;当试验温度超过700℃时,试验料热扩散系数和导热系数又随之提高,比热容随之下降。当试验温度低于700℃时,随着回火温度或淬火温度的提高,试验料在不同试验温度条件下热扩散系数和导热系数均稍有提高,比热容稍有降低;当试验温度为800℃时,几组试验料的比热容、热扩散系数和导热系数基本相当。      

颗粒增强铝基复合材料制动盘的组织和性能

对过共晶铝合金颗粒增强复合材料在不同的工艺条件下(即不同的浇注温度、模具温度和离心机转速)成形的5个铸件在铸态、T4态和T6态的金相组织、耐磨性和硬度进行对比分析,以得到最适合做制动盘的材料和成形工艺。研究结果表明,Al-21Si-5Mg-1Cu-1Ni-0.2Ti-0.4Mn材料在浇注温度为757℃、模具温度为100℃和离心机转速为400r/min条件下浇注,并进行T6处理后,可得到硬度(HRB)为89.6和耐磨性较好的材料,可用于制作制动盘。     

不同成分灰铸铁制动盘的性能研究

以制动盘用高碳当量灰铸铁和普通灰铸铁为研究对象,通过扫描电镜和DSC热分析仪,研究两种灰铸铁的断口形貌、切削加工性能及导热性能。结果表明,高碳当量灰铸铁和普通灰铸铁拉伸试样的断裂方式均为解理断裂和沿晶断裂复合机制,其中高碳当量灰铸铁穿晶解理断面较大;机加工后高碳当量灰铸铁表面粗糙度为0.4,普通灰铸铁表面粗糙度为1.18,高碳当量灰铸铁的加工刀具磨损程度更小,加工性能更好;对比分析DSC曲线,高碳当量灰铸铁的共析和共晶转变峰值高于普通灰铸铁,导热性能更好。     

锻钢活塞摩擦焊工艺研究

为满足高性能柴油机强化程度和排放要求的提高,国内新开发了一种通过摩擦焊连接的新型锻钢结构活塞.论文在试验基础上探索研究了锻钢结构活塞的摩擦焊工艺规范.通过对活塞材料的分析和焊接接头的设计,运用正交试验设计对焊接工艺规范进行了初步优化,进行了小批量的生产验证,并对焊接件进行了相关检测和后续加工.经过装机台架试验,摩擦焊接头可以满足活塞使用性能和可靠性要求.     

高速动车组钢质制动盘精密模锻研究

为了在现有的模锻设备上研制出高速动车组钢质制动盘精密模锻件,通过Deform-3D软件数值模拟了精密模锻成形过程,优化了钢质制动盘精密模锻件的结构尺寸.在此基础上,保持其他工艺参数相同,始锻温度分别为1150、1180和1200℃,模具与坯料之间的摩擦因子分别为0.25、0.30和0.35,加载速度分别为300、400...     

铸钢轮装制动盘螺栓孔裂纹产生原因分析

以存在螺栓孔裂纹的铸钢轮装制动盘为研究对象,通过裂纹断口宏微观形貌观察、显微组织分析、拉伸性能测试、冲击性能测试、布氏硬度测试等手段分析了制动盘摩擦面螺栓孔裂纹的性质和成因。结果表明:裂纹属于热疲劳裂纹,螺栓孔倒棱处及摩擦面附近存在缩孔、疏松等铸造缺陷是导致制动盘在制动过程中循环交变热应力驱动下产生裂纹的主要原因;粗大的沿枝晶状分布组织降低了制动盘的强度、韧性和热疲劳性能,加速了裂纹的扩展。     

高铁刹车盘用CrMoV钢的高温热塑性

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了600～1350℃范围内高铁刹车盘用CrMoV钢的高温热塑性,利用扫描电镜观察断口形貌,利用光学显微镜观察断口截面显微组织.结果表明:试验钢在600～1350℃范围内存在3个脆性温度区间,即熔点～1320℃的第Ⅰ脆性区、1100～1000℃区间的第Ⅱ脆性区和800～650℃...     

高强度锻钢曲轴与降成本技术途径

综述了曲轴常用的材料工艺方案及其能够达到的疲劳性能,指出圆角淬火锻钢曲轴具有最高的弯曲疲劳强度。在此基础上论述了高强度锻钢曲轴和降成本技术途径：圆角淬火锻钢曲轴可以通过提高圆角表面硬度和硬化层深度实现高强度化,但必需解决淬火畸变、加工畸变、磨削烧伤等问题;锻钢曲轴的制造成本,可以通过曲轴的高强度和轻量化、非调质和易切削等措施来降低。38MnS6锻钢曲轴具有最佳的性价比,是曲轴高性能和低成本的典范。     

不同制备工艺对锻造高速钢轧辊组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对比研究了电渣重熔、喷射成形以及粉末冶金工艺生产的锻造高速钢轧辊的组织性能。结果表明,采用电渣重熔工艺所得锻造高速钢轧辊组织中存在明显沿锻造方向分布的网状共晶碳化物,碳化物尺寸粗大,分布不均,导致其耐磨性最差;喷射成形工艺所得锻造高速钢轧辊网状碳化物组织得到明显改善,但局部区域碳化物偏聚较严重,碳化物尺寸较大且主要以M₆C型为主,其耐磨性比电渣重熔工艺有明显提升;粉末冶金工艺所得锻造高速钢轧辊组织晶粒细小,碳化物细小且弥散均匀分布,碳化物类型中MC型占比很高,表现出最优的耐磨性能。根据3种制备工艺下的组织和性能分析,并结合目前3种制备工艺的成熟度、经济性和制造能力,未来可对喷射成形工艺做进一步研究,并逐步在较大规格锻造高速钢轧辊中推广应用。     

锻钢冷轧辊X射线应力测试中附加应力层研究

利用X射线进行锻钢冷轧辊应力测试时,发现其检测准确性受机械加工产生的附加应力层影响较大,本文通过试验测定了锻钢冷轧辊磨削附加应力层的深度。结果表明,附加应力层深度约为近表面300 μm,且对于不同产品,附加应力层应力变化趋势始终一致,即压应力值快速减小,再逐步增大,最后略有减小趋于稳定,最后随深度变化缓慢变化。     

锻造工艺对TC11饼材显微组织和性能的影响

采用3 t锤及1250 t压力机两种不同设备及自由锻工艺制取了TC11钛合金饼材,并分别测试了其室温和高温力学性能及超声波杂波水平。研究结果表明:两种锻造工艺所制得的TC11钛合金饼材性能均符合要求,组织均为等轴α+片状α的双态组织或长条α+片状α组织,但后者晶粒较细且组织均匀性较好;在1250 t压力机上生产的TC11钛合金饼材室温和高温抗拉强度分别比3 t锤上生产的分别高出50和20 MPa左右,屈服强度高20 MPa左右,而伸长率、断面收缩率基本持平;在1250 t压力机上生产的TC11钛合金饼材比3 t锤上生产的饼材超声波杂波水平低3 d B。因此在1250 t压力机上生产的饼材性能比在3 t锤上生产的饼材性能更加优越。     

汽车刹车盘性能综述

刹车盘做为保安件,为了有效起到制动作用,要求有优良的导热性、耐磨性、抗热疲劳性及小的刹车鸣叫。A型石墨数量越多,铸铁的导热性越好。铸铁的导热能力是温度的反比例函数。耐磨性不仅与基体的强度硬度有关,还与外界因素有关。材料的导热性能好,强度和硬度高,则抗裂能力强。可以通过合金化,提高熔炼工艺以及恰当的孕育,获得高性能的刹车盘。