高锰钢辙叉和U20Mn2SiCrNiMo钢轨钢上激光熔覆层的组织和性能研究
发布时间：2021-02-02 03:00
铁路运输的重载化发展,使辙叉和重载钢轨的服役环境愈发恶劣,导致其易发生磨损失效、剥落,甚至压溃变形等,显著缩短了高锰钢辙叉和钢轨的服役寿命,严重威胁了行车安全。激光熔覆技术凭借其熔覆层与基体材料呈冶金结合、热变形小、易实现自动化等优点,被广泛应用于破损工件的修复和金属材料的表面改性。本文以高锰钢辙叉（ZGMn13）和重载铁路用钢轨钢（U20Mn2SiCrNiMo）为基体,选择三种铁基合金粉末（牌号分别为DJ101、DJ106和DJ108）和一种镍基合金粉末（牌号为Ni625）作为熔覆材料体系,进行激光熔覆实验。利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及X射线衍射仪（XRD）,表征铁基和镍基激光熔覆层的成形性、微观组织结构和物相的组成;利用显微硬度计、磨损试验机、拉伸试验机等设备,检测分析了激光熔覆层的硬度、耐磨性、拉伸和弯曲等性能,以期为采用激光熔覆技术修复受损的辙叉和钢轨提供思路。主要研究结果如下:（1）铁基熔覆层DJ101、DJ108与高锰钢辙叉基体之间,以及铁基熔覆层DJ101、DJ106、DJ108和镍基熔覆层Ni625与钢轨钢基体之间,均形成牢固的冶...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４激光熔覆层区域示意图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｚｏｎｅ??８??
?第二章实验材料和研究方法???图２．２激光熔覆实验设备??Ｆｉｇ．２．２?Ｌａｓｅｒ?ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??进行熔覆实验时激光器按照电脑控制系统设计的扫描路径行走，并和熔覆头上的四??孔同轴式送粉喷嘴协同完成。为了保护熔池和防止金属在熔化时氧化，在整个实验过程??中使用纯度为９９．９?％的高纯氩气作为实验保护气。保护气的气压为Ｕ－１．２ＧＰａ，气体流??量为１６?Ｌ／ｍｉｎ。实验时要将保护气喷嘴正对着基体材料表面，并且在激光发射之前２ｓ??开始对材料表面进行保护，激光发射结束２ｓ后再关闭保护气。??为了让熔覆层与基体组织良好结合，同时尽量降低稀释率，实验时要对激光功率、??扫描速度、送粉量等激光熔覆工艺参数进行调节，从而获得表面平整、组织致密、无缺??陷的样品。??２．３实验方法??２．３．１样品制备??釆用ＤＫ７７２０型电火花数控线切割机床对样品进行切割，切割时钼丝运动的方向垂??直于激光扫描的方向，将熔覆后的大样品沿着横截面或者纵截面切割成所需尺寸的小样??品。??Ｘ射线衍射样品制备：沿平行于激光扫描方向切取熔覆层表层样品，然后分别使用??８０＃、４００＃、８００＃、１０００＃、１５００＃砂纸进行打磨，处理后用于Ｘ射线衍射检测分析。??金相样品制备：沿垂直于激光扫描方向切取熔覆层横截面样品，然后用砂纸和抛光??机对样品进行打磨抛光，用王水对抛光后的样品进行腐蚀处理，腐蚀后观察。??扫描电子显微镜（ＳＥＭ）样品制备：与金相样品的制备方法一致。??１７??
电压为６０ＫＶ、电流５０ｍＡ。??金相显微镜（ＯＭ）分析：采用德国ＬｅｉｃａＤＭｉ８Ａ型倒置金相显微镜对样品金相组织??进行观察和分析。??扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析：采用附带能谱分析（ＥＤＳ）功能的德国蔡司ＳＵＰＲＡ５５??场发射扫描电子显微镜（如图２．３．ａ所示），对样品的显微组织和微区成分进行观察、??分析和表征。??透射电子显微镜（ＴＥＭ）分析：采用配有数字化ＣＣＤ相机、能谱仪（ＥＤＳ）以及??扫描透射（ＳＴＥＭ）系统的日本电子ＪＥＭ２１００Ｆ透射电子显微镜（如图２．３．ｂ所示），??进行透射电镜形貌像和电子衍射花样的数字化像的记录，以及进行材料微区的定性、定??量成份分析。??
本文编号：3013922
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４激光熔覆层区域示意图??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｚｏｎｅ??８??
?第二章实验材料和研究方法???图２．２激光熔覆实验设备??Ｆｉｇ．２．２?Ｌａｓｅｒ?ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??进行熔覆实验时激光器按照电脑控制系统设计的扫描路径行走，并和熔覆头上的四??孔同轴式送粉喷嘴协同完成。为了保护熔池和防止金属在熔化时氧化，在整个实验过程??中使用纯度为９９．９?％的高纯氩气作为实验保护气。保护气的气压为Ｕ－１．２ＧＰａ，气体流??量为１６?Ｌ／ｍｉｎ。实验时要将保护气喷嘴正对着基体材料表面，并且在激光发射之前２ｓ??开始对材料表面进行保护，激光发射结束２ｓ后再关闭保护气。??为了让熔覆层与基体组织良好结合，同时尽量降低稀释率，实验时要对激光功率、??扫描速度、送粉量等激光熔覆工艺参数进行调节，从而获得表面平整、组织致密、无缺??陷的样品。??２．３实验方法??２．３．１样品制备??釆用ＤＫ７７２０型电火花数控线切割机床对样品进行切割，切割时钼丝运动的方向垂??直于激光扫描的方向，将熔覆后的大样品沿着横截面或者纵截面切割成所需尺寸的小样??品。??Ｘ射线衍射样品制备：沿平行于激光扫描方向切取熔覆层表层样品，然后分别使用??８０＃、４００＃、８００＃、１０００＃、１５００＃砂纸进行打磨，处理后用于Ｘ射线衍射检测分析。??金相样品制备：沿垂直于激光扫描方向切取熔覆层横截面样品，然后用砂纸和抛光??机对样品进行打磨抛光，用王水对抛光后的样品进行腐蚀处理，腐蚀后观察。??扫描电子显微镜（ＳＥＭ）样品制备：与金相样品的制备方法一致。??１７??
电压为６０ＫＶ、电流５０ｍＡ。??金相显微镜（ＯＭ）分析：采用德国ＬｅｉｃａＤＭｉ８Ａ型倒置金相显微镜对样品金相组织??进行观察和分析。??扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析：采用附带能谱分析（ＥＤＳ）功能的德国蔡司ＳＵＰＲＡ５５??场发射扫描电子显微镜（如图２．３．ａ所示），对样品的显微组织和微区成分进行观察、??分析和表征。??透射电子显微镜（ＴＥＭ）分析：采用配有数字化ＣＣＤ相机、能谱仪（ＥＤＳ）以及??扫描透射（ＳＴＥＭ）系统的日本电子ＪＥＭ２１００Ｆ透射电子显微镜（如图２．３．ｂ所示），??进行透射电镜形貌像和电子衍射花样的数字化像的记录，以及进行材料微区的定性、定??量成份分析。??
本文编号：3013922
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