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《西南交通大学》 2007年
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高速列车制动盘失效分析与材料逆向设计

汤伟杰  
【摘要】: 本文以目前我国铁路用制动盘为研究对象,从制动盘表面裂纹出发分析其失效机理,提出制动盘涂层设计的基本方案。采用等离子喷涂和激光表面重熔的方法制备Y_2O_3部分稳定ZrO_2陶瓷涂层(后文简称YPSZ陶瓷涂层)和NiCr-Cr_3C_2金属陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究YPSZ涂层和NiCr-Cr_3C_2涂层的显微结构和物相成分,并比较了YPSZ陶瓷涂层和NiCr-Cr_3C_2金属陶瓷涂层的抗热震性能和耐磨性能。 高速列车制动盘表面裂纹分析结果表明,制动盘制动过程失效的主要原因是制动盘、片之间相互摩擦产生的热应力造成的热疲劳损坏。 涂层组织及性能试验研究及分析结果表明: 等离子喷涂涂层具有典型的层状结构,涂层与基体的结合是机械结合。激光重熔涂层显微结构更细密,涂层分布更加均匀,涂层中几乎不存在孔隙。 激光重熔YSPZ涂层具有较好的抗热震性能,其抗热震性能与激光重熔工艺有关,当激光重熔比能量为28.05J/mm~2时涂层的抗热震性能较好,激光重熔比能量与28.05 J/mm~2越接近涂层的抗热震性能越好。 在本论文试验条件下激光重熔YPSZ陶瓷涂层的抗磨损能力约为等离子喷涂YPSZ陶瓷涂层的1.4~1.8倍;在35N载荷下激光重熔NiCr-Cr_3C_2涂层的耐磨性能约为等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的1.8倍。 YPSZ陶瓷涂层与NiCr-Cr_3C_2金属陶瓷材料性能对比试验表明:激光重熔YPSZ陶瓷涂层具有较好的抗热震性能而激光重熔NiCr-Cr_3C_2金属陶瓷涂层具有较好的耐磨损性能。 在本论文实验条件下,从制动盘失效机理出发综合考虑各种因素,激光重熔YPSZ陶瓷涂层具有最好的综合性能。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG115.2

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