延缓高速列车制动盘热裂纹扩展的机理和关键技术综述
以铸钢材料的列车制动盘为研究对象,阐述了制动盘疲劳热裂纹萌生和扩展机制,分析了应力比、温度及超载3个因素对制动盘裂纹扩展速率产生的影响,详细介绍了延缓裂纹扩展的3种关键技术,分别为喷丸强化技术、激光熔覆技术及冷喷涂技术,提出了延缓制动盘表面裂纹扩展研究的未来研究方向。研究结果表明:列车频繁的制动与缓解导致盘面受到交变热应力作用,易在材料晶界和缺陷部位产生龟裂纹,随之出现径向裂纹,最后产生周向裂纹;龟裂纹在局部集中的摩擦力作用下沿径向扩展,与径向主裂纹汇合,主裂纹长度随之增加,最终会导致制动盘失效;通过喷丸强化和冷喷涂处理,盘面会发生塑性变形,原有残余拉应力转化为残余压应力,延缓了疲劳裂纹的扩展;激光熔覆技术改善了制动盘基层金属的组织性能,提升了高温下的耐磨损能力;未来的研究重点是磨损对盘面裂纹扩展的影响、喷丸强化中晶粒细化与位错密度演化的机理和喷丸工艺参数(如弹丸直径、覆盖率、喷丸强度)的关系及高速激光熔覆在摩擦副快速成型中的应用效率,此外,针对冷喷涂技术,需研究如何通过提高颗粒速度、温度来增强塑性变形驱动力,减少沉积层中的微观结构缺陷。
交通运输工程学报
2024年06期
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