城市轨道交通车轮用球墨铸铁材料制备及性能研究
发布时间：2020-12-01 16:50
随着城市轨道交通的快速发展,车轮作为行走的关键部件,其需求量也在逐年迅速增加。因此,开发满足城市轨道交通运输“低速轻载”特殊要求的车轮对我国城市轨道交通的发展具有重要意义。球墨铸铁材料凭借其综合力学性能高、耐磨性好、良好的机械加工性能和较低的制造成本等优点作为结构材料已经被广泛地使用。因此,开发能够满足城市轨道交通安全性、舒适性、经济型要求,且综合性能优越的新型球墨铸铁车轮,有着极其重要的意义。本论文主要以开发应用于城市轨道交通车轮的新型球墨铸铁材料为目标,建立一条小尺寸试样热态试验和全尺寸车轮数值模拟相结合的技术路线,探明球墨铸铁成分、组织和性能的内在联系,以此研究城市轨道交通车轮用球墨铸铁的材料设计和制备工艺,并研究其具体运行环境下的磨损行为。首先,通过FactSage热力学软件和正交实验设计合金化球墨铸铁车轮材料的合金成分,研究硅,铜,镍等合金元素对其基体组织的作用规律。在此基础上,进一步研究合金化球墨铸铁的力学性能和干态滚滑复合摩擦磨损性能。研究表明:适当合金元素的添加可以获得不同铁素体和珠光体含量的基体组织,其竞争转变主要与共析转变时碳元素的扩散有关。此外,力学性能主要取决于...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国城轨运营线路与运营里程
为其在未来城轨运输领域中的应用提供技术储备。轨车轮的国内外研究现状轨车轮的发展现状是影响城轨车辆运行安全性和稳定性的关键部件之一，在运行体的重量、传递驱动力和制动力到钢轨以及制动时吸收产生的根据车轮的结构差异，车轮可以分为由热压配合法组装的分体轧制或铸造等方法一体成形的整体车轮[10]。目前，城轨车辆主系统已有 100 多年的发展过程。1851 年世界上第一个车轮是的分体车轮；1919 年日本也开始了分体车轮的制造。上世纪 的结构逐渐由分体车轮发展为整体车轮。由于担心制动时轮箍在分体车轮只应用于少量的电车和客货车上。图 1-2 为典型车要由轮辋、辐板和轮毂组成。
图 1-3 中国球墨铸铁产量分布Figure 1-3 Manufacturing variations of ductile iron in China铸铁的组成主要包括基体组织和球状石墨。按基体组织分类，铁素体-珠光体球墨铸铁、贝氏体球墨铸铁和马氏体球墨铸铁学性能主要取决于石墨球形态，大小和数量分布以及基体组织示为各类基体组织球墨铸铁的力学性能[54]，可以发现基体组织球墨铸铁的力学性能。由于其优越的力学性能和较低的生产成年代问世以来，球墨铸铁的应用一直在持续扩大。针对于不同了以下几类典型的球墨铸铁。表 1-2 各类基体组织球墨铸铁的力学性能Table 1-2 Mechanical properties of ductile irons with various matrix structur组织 铁素体 铁素体-珠光体 珠光体 回火马氏体 奥氏体 (MPa) 400 550 700 800 310 度(HB) 147-187 170-207 217-269 350-550 140-160
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金箱体铸造工艺设计及数值模拟[J]. 孙悦颖,郭莹,叶茜. 铸造技术. 2018(04)
[2]钢锭铸造过程宏观偏析数值模拟[J]. 沈厚发,陈康欣,柳百成. 金属学报. 2018(02)
[3]铸造宏观过程数值模拟技术的研究现状与展望[J]. 廖敦明,曹流,孙飞,陈涛. 金属学报. 2018(02)
[4]AZ80镁合金低压脉冲磁场半连续铸造过程的数值模拟和实验研究[J]. 冀焕明,罗天骄,杨院生. 中国有色金属学报. 2017(03)
[5]铝合金轮毂砂型重力铸造过程的数值模拟[J]. 白海龙,陈东东,滕媛,吕金梅,姜贵民,严继康. 铸造技术. 2017(01)
[6]Effects of sphere size on the microstructure and mechanical properties of ductile iron–steel hollow sphere syntactic foams[J]. Hamid Sazegaran,Ali-Reza Kiani-Rashid,Jalil Vahdati Khaki. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(06)
[7]铸造充型过程数值模拟技术的发展及现状评述[J]. 刘东戎,杨智鹏,王丽萍,郭二军. 哈尔滨理工大学学报. 2016(03)
[8]城轨车辆车轮轮缘异常磨耗原因及措施分析[J]. 郭燕辉. 中国铁路. 2016(06)
[9]低压双边浇铸造铝合金车轮铸件成形过程数值模拟及优化[J]. 陈玖新,代颖辉,叶珍,朱大智,刘文祎,杨明娟. 铸造. 2016(04)
[10]球墨铸铁中两类石墨球化机理的评述[J]. 国林钊,杨华. 机械工程材料. 2015(01)
[1]轨道交通对城市群紧凑发展及其经济效率的影响研究[D]. 郝伟伟.北京交通大学 2017
[2]轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究[D]. 王文健.西南交通大学 2008
[3]基于宏—微观模型的球墨铸铁凝固过程数值模拟[D]. 郑洪亮.山东大学 2007
[4]轮轨滚动接触疲劳损伤机理研究[D]. 郭俊.西南交通大学 2006
博士论文
[1]铝合金箱体铸造工艺设计及数值模拟[J]. 孙悦颖,郭莹,叶茜. 铸造技术. 2018(04)
[2]钢锭铸造过程宏观偏析数值模拟[J]. 沈厚发,陈康欣,柳百成. 金属学报. 2018(02)
[3]铸造宏观过程数值模拟技术的研究现状与展望[J]. 廖敦明,曹流,孙飞,陈涛. 金属学报. 2018(02)
[4]AZ80镁合金低压脉冲磁场半连续铸造过程的数值模拟和实验研究[J]. 冀焕明,罗天骄,杨院生. 中国有色金属学报. 2017(03)
[5]铝合金轮毂砂型重力铸造过程的数值模拟[J]. 白海龙,陈东东,滕媛,吕金梅,姜贵民,严继康. 铸造技术. 2017(01)
[6]Effects of sphere size on the microstructure and mechanical properties of ductile iron–steel hollow sphere syntactic foams[J]. Hamid Sazegaran,Ali-Reza Kiani-Rashid,Jalil Vahdati Khaki. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(06)
[7]铸造充型过程数值模拟技术的发展及现状评述[J]. 刘东戎,杨智鹏,王丽萍,郭二军. 哈尔滨理工大学学报. 2016(03)
[8]城轨车辆车轮轮缘异常磨耗原因及措施分析[J]. 郭燕辉. 中国铁路. 2016(06)
[9]低压双边浇铸造铝合金车轮铸件成形过程数值模拟及优化[J]. 陈玖新,代颖辉,叶珍,朱大智,刘文祎,杨明娟. 铸造. 2016(04)
[10]球墨铸铁中两类石墨球化机理的评述[J]. 国林钊,杨华. 机械工程材料. 2015(01)
[1]轨道交通对城市群紧凑发展及其经济效率的影响研究[D]. 郝伟伟.北京交通大学 2017
[2]轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究[D]. 王文健.西南交通大学 2008
[3]基于宏—微观模型的球墨铸铁凝固过程数值模拟[D]. 郑洪亮.山东大学 2007
[4]轮轨滚动接触疲劳损伤机理研究[D]. 郭俊.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]奥贝球铁列车车轮的成形工艺仿真及性能研究[D]. 李志龙.扬州大学 2015
[2]轮轨材料滚动接触磨损性能及减磨措施研究[D]. 曾东方.西南交通大学 2012
[3]城轨车辆车轮踏面擦伤检测技术的研究[D]. 王伟强.北京交通大学 2012
本文编号：2894940
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国城轨运营线路与运营里程
为其在未来城轨运输领域中的应用提供技术储备。轨车轮的国内外研究现状轨车轮的发展现状是影响城轨车辆运行安全性和稳定性的关键部件之一，在运行体的重量、传递驱动力和制动力到钢轨以及制动时吸收产生的根据车轮的结构差异，车轮可以分为由热压配合法组装的分体轧制或铸造等方法一体成形的整体车轮[10]。目前，城轨车辆主系统已有 100 多年的发展过程。1851 年世界上第一个车轮是的分体车轮；1919 年日本也开始了分体车轮的制造。上世纪 的结构逐渐由分体车轮发展为整体车轮。由于担心制动时轮箍在分体车轮只应用于少量的电车和客货车上。图 1-2 为典型车要由轮辋、辐板和轮毂组成。
图 1-3 中国球墨铸铁产量分布Figure 1-3 Manufacturing variations of ductile iron in China铸铁的组成主要包括基体组织和球状石墨。按基体组织分类，铁素体-珠光体球墨铸铁、贝氏体球墨铸铁和马氏体球墨铸铁学性能主要取决于石墨球形态，大小和数量分布以及基体组织示为各类基体组织球墨铸铁的力学性能[54]，可以发现基体组织球墨铸铁的力学性能。由于其优越的力学性能和较低的生产成年代问世以来，球墨铸铁的应用一直在持续扩大。针对于不同了以下几类典型的球墨铸铁。表 1-2 各类基体组织球墨铸铁的力学性能Table 1-2 Mechanical properties of ductile irons with various matrix structur组织 铁素体 铁素体-珠光体 珠光体 回火马氏体 奥氏体 (MPa) 400 550 700 800 310 度(HB) 147-187 170-207 217-269 350-550 140-160
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金箱体铸造工艺设计及数值模拟[J]. 孙悦颖,郭莹,叶茜. 铸造技术. 2018(04)
[2]钢锭铸造过程宏观偏析数值模拟[J]. 沈厚发,陈康欣,柳百成. 金属学报. 2018(02)
[3]铸造宏观过程数值模拟技术的研究现状与展望[J]. 廖敦明,曹流,孙飞,陈涛. 金属学报. 2018(02)
[4]AZ80镁合金低压脉冲磁场半连续铸造过程的数值模拟和实验研究[J]. 冀焕明,罗天骄,杨院生. 中国有色金属学报. 2017(03)
[5]铝合金轮毂砂型重力铸造过程的数值模拟[J]. 白海龙,陈东东,滕媛,吕金梅,姜贵民,严继康. 铸造技术. 2017(01)
[6]Effects of sphere size on the microstructure and mechanical properties of ductile iron–steel hollow sphere syntactic foams[J]. Hamid Sazegaran,Ali-Reza Kiani-Rashid,Jalil Vahdati Khaki. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(06)
[7]铸造充型过程数值模拟技术的发展及现状评述[J]. 刘东戎,杨智鹏,王丽萍,郭二军. 哈尔滨理工大学学报. 2016(03)
[8]城轨车辆车轮轮缘异常磨耗原因及措施分析[J]. 郭燕辉. 中国铁路. 2016(06)
[9]低压双边浇铸造铝合金车轮铸件成形过程数值模拟及优化[J]. 陈玖新,代颖辉,叶珍,朱大智,刘文祎,杨明娟. 铸造. 2016(04)
[10]球墨铸铁中两类石墨球化机理的评述[J]. 国林钊,杨华. 机械工程材料. 2015(01)
[1]轨道交通对城市群紧凑发展及其经济效率的影响研究[D]. 郝伟伟.北京交通大学 2017
[2]轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究[D]. 王文健.西南交通大学 2008
[3]基于宏—微观模型的球墨铸铁凝固过程数值模拟[D]. 郑洪亮.山东大学 2007
[4]轮轨滚动接触疲劳损伤机理研究[D]. 郭俊.西南交通大学 2006
博士论文
[1]铝合金箱体铸造工艺设计及数值模拟[J]. 孙悦颖,郭莹,叶茜. 铸造技术. 2018(04)
[2]钢锭铸造过程宏观偏析数值模拟[J]. 沈厚发,陈康欣,柳百成. 金属学报. 2018(02)
[3]铸造宏观过程数值模拟技术的研究现状与展望[J]. 廖敦明,曹流,孙飞,陈涛. 金属学报. 2018(02)
[4]AZ80镁合金低压脉冲磁场半连续铸造过程的数值模拟和实验研究[J]. 冀焕明,罗天骄,杨院生. 中国有色金属学报. 2017(03)
[5]铝合金轮毂砂型重力铸造过程的数值模拟[J]. 白海龙,陈东东,滕媛,吕金梅,姜贵民,严继康. 铸造技术. 2017(01)
[6]Effects of sphere size on the microstructure and mechanical properties of ductile iron–steel hollow sphere syntactic foams[J]. Hamid Sazegaran,Ali-Reza Kiani-Rashid,Jalil Vahdati Khaki. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(06)
[7]铸造充型过程数值模拟技术的发展及现状评述[J]. 刘东戎,杨智鹏,王丽萍,郭二军. 哈尔滨理工大学学报. 2016(03)
[8]城轨车辆车轮轮缘异常磨耗原因及措施分析[J]. 郭燕辉. 中国铁路. 2016(06)
[9]低压双边浇铸造铝合金车轮铸件成形过程数值模拟及优化[J]. 陈玖新,代颖辉,叶珍,朱大智,刘文祎,杨明娟. 铸造. 2016(04)
[10]球墨铸铁中两类石墨球化机理的评述[J]. 国林钊,杨华. 机械工程材料. 2015(01)
[1]轨道交通对城市群紧凑发展及其经济效率的影响研究[D]. 郝伟伟.北京交通大学 2017
[2]轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究[D]. 王文健.西南交通大学 2008
[3]基于宏—微观模型的球墨铸铁凝固过程数值模拟[D]. 郑洪亮.山东大学 2007
[4]轮轨滚动接触疲劳损伤机理研究[D]. 郭俊.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]奥贝球铁列车车轮的成形工艺仿真及性能研究[D]. 李志龙.扬州大学 2015
[2]轮轨材料滚动接触磨损性能及减磨措施研究[D]. 曾东方.西南交通大学 2012
[3]城轨车辆车轮踏面擦伤检测技术的研究[D]. 王伟强.北京交通大学 2012
本文编号：2894940
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