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铁道学报 2009年第2期31卷 84-87页

作者：赵雪芹王文健钟雯刘启跃朱旻昊周仲荣西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 成都电子机械高等专科学校机械系四川成都610031

随着高速、重载铁路的发展,轮轨滚动磨损与疲劳损伤严重影响列车的运行安全。本文在JD-1型轮轨模拟试验机上研究干态工况下2种钢轨材料在2种处理工艺下4种试样的滚动磨损及疲劳损伤性能,利用显微硬度计和扫描电子显微镜(SEM)对试样表面... 详细信息

随着高速、重载铁路的发展,轮轨滚动磨损与疲劳损伤严重影响列车的运行安全。本文在JD-1型轮轨模拟试验机上研究干态工况下2种钢轨材料在2种处理工艺下4种试样的滚动磨损及疲劳损伤性能,利用显微硬度计和扫描电子显微镜(SEM)对试样表面硬度变化、磨损量及疲劳裂纹形成情况等进行对比分析。结果表明,由于加工硬化作用试验后所有试样的硬度均有提高;热处理工艺对钢轨材料的磨损和疲劳性能具有明显影响;钢轨的抗磨损与抗疲劳性能是两种不同的材料特性,两者表现为相互竞争与制约的耦合关系,即磨损严重时疲劳损伤表现相对轻微;适当降低材料含碳量,增加钢轨的磨损率有利于延长钢轨的疲劳寿命。

关键词：钢轨滚动磨损疲劳裂纹硬度

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车轮钢滚动剥离摩擦磨损特性研究

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摩擦学学报 2005年第5期25卷 475-479页

作者：王文健刘启跃周仲荣西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031

在NENE-2型摩擦磨损试验机上利用往复滚动试验装置研究了不同滚滑状态下车轮钢的剥离摩擦磨损特性和碳含量对车轮钢滚动剥离磨损性能的影响.结果表明:在不同滚滑状态下摩擦副之间的摩擦力不同,平面试样的表面磨痕形貌随着不同的切向摩... 详细信息

在NENE-2型摩擦磨损试验机上利用往复滚动试验装置研究了不同滚滑状态下车轮钢的剥离摩擦磨损特性和碳含量对车轮钢滚动剥离磨损性能的影响.结果表明:在不同滚滑状态下摩擦副之间的摩擦力不同,平面试样的表面磨痕形貌随着不同的切向摩擦力而明显不同,随着切向摩擦力的增大滚动磨损机制亦发生改变,剥离磨损加剧且磨损深度变大,当相对滑动量增大到一定程度后,磨损表现为明显的剥层机制;碳含量对车轮钢的滚动磨损表面磨痕形貌影响显著,碳含量低时磨痕以犁沟为主,碳含量高时剥离磨损发生的概率增加.

关键词：滚动磨损滚滑接触磨损机制碳含量车轮钢

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车轮钢摩擦副滚动摩擦磨损特性研究

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润滑与密封 2006年第12期31卷 74-76页

作者：郭俊张伟王文健刘启跃西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031

在NENE-2型磨损试验机上利用往复滚动试验装置研究了不同制动状态下车轮钢的滚动摩擦磨损特性。结果表明:不同滚滑状态下的切向摩擦力是变化的,随制动力的增加,滚动摩擦副对应的摩擦因数和摩擦阻力相应增大;平面试样的表面磨痕形貌由于... 详细信息

在NENE-2型磨损试验机上利用往复滚动试验装置研究了不同制动状态下车轮钢的滚动摩擦磨损特性。结果表明:不同滚滑状态下的切向摩擦力是变化的,随制动力的增加,滚动摩擦副对应的摩擦因数和摩擦阻力相应增大;平面试样的表面磨痕形貌由于切向摩擦力的变化而明显不同;随切向摩擦力的增大滚动磨损机制亦发生改变,从磨粒磨损逐渐转变为粘着磨损,磨损加剧且磨痕深度变大。

关键词：滚动磨损滚滑接触磨损机制制动力

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轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究

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中国铁道科学 2009年第4期30卷 137-139页

作者：王文健刘启跃西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

随着我国重载与高速铁路的快速发展,轮轨滚动接触疲劳与磨损问题变得越来越严重,已成为影响铁路运输安全的重要因素.因此,采用轮轨试验装置,借助表面分析测试设备,利用三维弹性体非Hertz滚动接触理论及数值程序CONTACT,研究轮轨滚动接... 详细信息

随着我国重载与高速铁路的快速发展,轮轨滚动接触疲劳与磨损问题变得越来越严重,已成为影响铁路运输安全的重要因素.因此,采用轮轨试验装置,借助表面分析测试设备,利用三维弹性体非Hertz滚动接触理论及数值程序CONTACT,研究轮轨滚动接触疲劳与磨损机理、轮轨接触斑行为及预防措施,以减轻对轮轨的损伤.主要研究内容和结果如下. Rolling contact fatigue and wear of wheel-rail become more and more serious with the rapid development of heavy-haul and high-speed railway in our country. They are becoming important influencing factors on railway transportation safety. Therefore, the study on the mechanism of the rolling contact fatigue and the wear of wheel-rail, the behavior of wheel-rail contact patch and the preventive measures have been carried out in order to alleviate damage of wheel-rail using wheel-rail test facility with the help of surface analysis and test e-quipments, rolling contact theory of three-dimensional elastic bodies with non-Hertz form and numerical program CONTACT. The main research contents and conclusions are as follows.

关键词：轮轨滚动磨损疲劳裂纹耦合关系钢轨非对称打磨磨损量

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轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究

轮轨滚动接触疲劳与磨损耦合关系及预防措施研究

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作者：王文健西南交通大学

学位级别：博士

随着我国重载与高速铁路的快速发展,轮轨滚动接触疲劳与磨损变得越来越严重,已成为影响铁路运输安全的重要因素。因此,轮轨接触疲劳与磨损机理及预防措施的研究对减轻轮轨损伤,提高铁路运输的经济效益和社会效益具有重要的指导意义。本... 详细信息

随着我国重载与高速铁路的快速发展,轮轨滚动接触疲劳与磨损变得越来越严重,已成为影响铁路运输安全的重要因素。因此,轮轨接触疲劳与磨损机理及预防措施的研究对减轻轮轨损伤,提高铁路运输的经济效益和社会效益具有重要的指导意义。本文利用JD-1轮轨模拟试验机和往复滚动磨损试验装置,借助光学显微镜(OM)、激光共聚焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)等表面分析测试设备研究了干态下轮轨滚动接触疲劳与磨损行为,分析了轮轨滚动磨损过程中磨损率对疲劳裂纹损伤的影响机理;利用三维弹性体非Hertz滚动接触理论及数值程序CONTACT分析了轨底坡、轨距和曲线半径等参数对轮轨接触斑行为的影响;研究了疲劳与磨损钢轨预防措施的差异。取得的主要结果和结论如下: 1.车轮磨损量随制动力、蠕滑率和轴重的增加而增加,切向摩擦力增大会使车轮磨损机制从磨粒磨损向粘着磨损与疲劳磨损转变,导致疲劳裂纹及白层的出现,加剧了车轮的塑性变形及疲劳剥离。材料含碳量对车轮钢的滚动摩擦系数基本无影响,但改变车轮钢的磨损机制;降低含碳量可减轻车轮的疲劳剥离损伤,但由于材料耐磨性的降低会导致车轮磨损量的明显增加。 ***3钢轨的强度性能和耐磨性均优于U71Mn钢轨,但U71Mn钢轨表现出更好的抗疲劳损伤和裂纹扩展性能;疲劳裂纹沿钢轨塑性变形方向萌生并沿一定角度向深度方向扩展,且存在两种不同的裂纹扩展形态;增加轴重、减小曲线半径及施加制动力均会增加钢轨的磨损量,加重钢轨疲劳损伤及塑性变形。建立了带有一个随机变量的钢轨钢疲劳裂纹扩展速率的概率模型,利用极大似然估计法确定了概率条件下两种钢轨材料疲劳裂纹扩展速率不确定性方程的上限值,结果表明疲劳裂纹扩展速率的不确定性方程与试验结果相符。 3.利用BP神经网络建立了钢轨磨损量的预测模型,结果表明该模型具有较高的预测精度;利用训练良好的BP神经网络模型预测了试验参数对钢轨磨损量的影响,结果表明速度、轮轨冲角及轴重对钢轨磨损量具有不同的影响规律。 4.广深铁路钢轨疲劳斜裂纹与侧磨量的调查表明,钢轨侧磨严重时,钢轨疲劳斜裂纹现象就表现轻微;轮轨滚动疲劳损伤与磨损之间表现为相互竞争与制约的耦合作用关系,即磨损严重时,疲劳损伤往往较轻;而疲劳损伤严重时,磨损相对轻微;实际中增加磨损率能减轻钢轨的疲劳裂纹损伤,延长轮轨的疲劳寿命。 5.使用1/40轨底坡情况下磨耗型车轮踏面的轮轨接触行为不能达到最佳匹配状态,建议对磨耗型踏面进行优化设计;增加轨距能改变轮轨接触几何参数、蠕滑行为、接触应力和接触斑粘滑区的分布;减小曲线半径导致接触斑纵向、自旋蠕滑、摩擦功和总滑动量剧增,粘着区的减小;曲线轨道设计中,对于高速铁路应尽可能地增大曲线半径值。 6.重载铁路钢轨损伤主要以磨损为主,并伴随强烈的塑性变形;高速铁路钢轨主要表现为疲劳损伤。由于钢轨损伤形式不同,导致重载与高速钢轨在轮轨润滑、车轮型面、钢轨打磨等方面产生很大差异。根据疲劳裂纹损伤与磨损的耦合作用关系,提出了不同于重载曲线轨头非对称打磨的高速钢轨非对称打磨技术,结果表明打磨能有效预防和减缓钢轨斜裂纹的形成与发展。重载与高速铁路钢轨选材的技术要求不尽相同,应根据钢轨具体损伤形式而决定。

关键词：轮轨滚动磨损疲劳裂纹钢轨非对称打磨磨损量

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往复滚动工况下车轮钢磨损机制研究

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润滑与密封 2008年第12期33卷 44-46,20页

作者：王蕴华郭俊王文健刘启跃西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所四川成都610031

利用往复滚动试验装置,对不同制动状态和频率下的车轮钢摩擦磨损机制进行了研究。结果表明:随切向摩擦力的增加,滚动摩擦副间的相对滑动量、摩擦因数和线接触区域的拉压应变相应变大,车轮钢平面试样表面的损伤形式呈现从擦伤到磨粒磨损... 详细信息

利用往复滚动试验装置,对不同制动状态和频率下的车轮钢摩擦磨损机制进行了研究。结果表明:随切向摩擦力的增加,滚动摩擦副间的相对滑动量、摩擦因数和线接触区域的拉压应变相应变大,车轮钢平面试样表面的损伤形式呈现从擦伤到磨粒磨损再到粘着和疲劳剥离的变化规律;摩擦因数一定时,随频率的增加,磨损形式由磨粒磨损逐渐向疲劳磨损转变。

关键词：车轮钢滚动磨损摩擦因数磨损机制频率

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材料、结构耦元对灰铸铁耐滚动疲劳磨损性能影响

材料、结构耦元对灰铸铁耐滚动疲劳磨损性能影响

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作者：鹿树超吉林大学

学位级别：硕士

滚动机床导轨在服役过程中，所受到的磨损形式以疲劳磨损为主，其表面受到往复的周期应力。在这样的疲劳应力作用下萌生裂纹并开始扩展，裂纹扩展到一定程度后形成剥落物，当剥落物累积到一定程度时整个导轨由于其精度下降需要更换。我... 详细信息

滚动机床导轨在服役过程中，所受到的磨损形式以疲劳磨损为主，其表面受到往复的周期应力。在这样的疲劳应力作用下萌生裂纹并开始扩展，裂纹扩展到一定程度后形成剥落物，当剥落物累积到一定程度时整个导轨由于其精度下降需要更换。我国目前普遍采用灰铸铁作为滚动机床导轨的原材料，但由于灰铸铁中存在石墨，所以如果采用未经任何处理的灰铸铁滚动导轨时会降低导轨的使用寿命。为了提升导轨的使用寿命通常对滚动导轨表面进行处理，使得其耐磨性能大大提升。传统的表面改性工艺虽然可以满足使用要求，但大多数工艺较为复杂。因此提出一种新的表面改性方式使灰铸铁获得优异的耐滚动疲劳磨损试性能成为了导轨制作的新的研究方向。研究发现生物经过万年的进化，已经适应了其所生存的环境，这说明生物具有能够抵抗其所面临困境的性能。基于这样一种想法，人们尝试通过现代加工技术来对某一生物体特性进行模仿来获得其优异性能，仿生学也就由此而诞生。同时自然界中并不缺乏耐磨性良好的生物体，比如贝类生物在其体表时刻受到海水、泥沙的冲刷的情况下仍然能够生息繁衍；再比如穿山甲拥有坚硬的外壳，可以抵御砂石的摩擦。然而能否通过现代加工技术，加工出具有贝壳或者穿山甲鳞片特征的滚动机床导轨从而提升滚动机床导轨耐磨性呢？在实际的生产实践中发现通过现代加工技术来进行仿生工程材料的制备是完全可行的，近几年来本课题组在通过激光仿生耦合技术对灰铸铁进行表面处理后获得了优异的耐滑动磨损性能。研究表明，不同的结构、材料、形状的耦元制备的仿生耦合耐磨材料的耐滑动磨性能也不同，但对仿生耦合试样的耐滚动疲劳磨损性能方面的研究较少。本文将基于前人的研究理论对材料、结构耦元对仿生耦合耐磨灰铸铁耐滚动疲劳磨损性能影响进行研究。本文中材料耦元所选取的特征量为材料的硬度，而结构耦元所选取的特征量为单元体截面积。实验结果表明：从仿生学角度出发制备的仿生耦合试样具有较好的耐滚动疲劳磨损性能，同时滚动导轨在服役过程中，主要的磨损形式为滚动疲劳磨损。当不同硬度的单元体材料与基体耦合时，由于单元体的硬度要高于基体硬度，因而在与滚子接触时其单元体上会承受较多的力，削弱了接触线整体的应力峰值，单元体处虽然受力较大但其自身硬度较高、耐磨性较好因而整体的耐磨性会得到提升，延长了仿生耦合试样整体的疲劳寿命。不同截面面积的单元体与基体耦合时，单元体的截面面积越大，单元体所占比例也就越多，其抵抗变形能力也就相应增强在一个循环应力下材料的变形量会减小，因而其疲劳寿命也会相应延长。

关键词：仿生耦合材料耦元结构耦元滚动磨损

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提高铜锌铝记忆合金在碱性下滚动磨损性能的热处理方法

提高铜锌铝记忆合金在碱性下滚动磨损性能的热处理方法

引用

作者：司松海李晓薇刘光磊齐克尧杨嵩 212009 江苏省镇江市丁卯开发区四平山路兴泽支路5号

提高铜锌铝记忆合金在碱性下滚动磨损性能的热处理方法，属于记忆合金制备技术领域，其特征为：将制备出的铜锌铝记忆合金先进行退火处理，在850℃保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2~3mm的脱锌层。分别采取三种热处理方式是：... 详细信息

标准号: CN104233134A

提高铜锌铝记忆合金在碱性下滚动磨损性能的热处理方法，属于记忆合金制备技术领域，其特征为：将制备出的铜锌铝记忆合金先进行退火处理，在850℃保温24小时后随炉冷却，然后切削去除表面的2~3mm的脱锌层。分别采取三种热处理方式是：分级淬火150℃，即850℃保温30分钟淬入150℃机油中，再保温30分钟淬入室温水中；两级时效150℃，即850℃保温30分钟后淬入室温机油中，再放入150℃机油中保温时效30分钟，最后在50℃水中保温时效15分钟；空冷，即850℃保温30分钟后从保温炉中取出，在大气环境条件下冷却。将制备出的铜锌铝记忆合金在碱性介质下进行滚动磨损试验。

关键词：保温记忆合金机油铜锌铝保温时效滚动磨损冷却大气环境条件制备技术领域热处理方法热处理方式分级淬火碱性介质退火处理保温炉切削温水空冷两级脱锌再放时效试验

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一种提高在碱性介质下滚动磨损性能的铜锌铝记忆合金

一种提高在碱性介质下滚动磨损性能的铜锌铝记忆合金

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作者：齐克尧司松海李晓薇刘光磊张志敏 212009 江苏省镇江市丁卯开发区四平山路兴泽支路5号

一种提高在碱性介质下滚动磨损性能的铜锌铝记忆合金，属于铜基形状记忆合金制备技术领域，其特征为：以成分为24.5-26wt%Zn、3.5-4wt%Al、复合稀土变质剂0.2-1.0wt%、余为铜的原料在中频感应熔炼炉中熔炼，熔炼后浇注成直径为φ80×... 详细信息

标准号: CN104233038A

一种提高在碱性介质下滚动磨损性能的铜锌铝记忆合金，属于铜基形状记忆合金制备技术领域，其特征为：以成分为24.5-26wt%Zn、3.5-4wt%Al、复合稀土变质剂0.2-1.0wt%、余为铜的原料在中频感应熔炼炉中熔炼，熔炼后浇注成直径为φ80×150mm的铸锭。铸锭退火处理是850℃保温24小时随炉冷却，去除表面2-3mm的脱锌层，再在850℃保温半小时后锻打成φ55×60mm的棒材。棒材热处理工艺：850℃保温30分钟后，从保温炉中取出在大气环境冷却。对其制备的试样进行力学性能和在碱性介质下的滚动磨损性能测试。

关键词：保温滚动磨损碱性介质熔炼棒材铸锭冷却中频感应熔炼炉形状记忆合金制备技术领域浇注成直径热处理工艺大气环境复合稀土记忆合金力学性能退火处理性能测试保温炉变质剂铜锌铝铜基脱锌

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一种提高在酸性介质下滚动磨损性能的铜锌铝记忆合金

一种提高在酸性介质下滚动磨损性能的铜锌铝记忆合金

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作者：刘光磊李晓薇司松海杨嵩白高鹏 212009 江苏省镇江市丁卯开发区四平山路兴泽支路5号

一种提高在酸性介质下滚动磨损性能的铜锌铝形状记忆合金，属于铜基形状记忆合金制备技术领域，其特征为：以电解铜、锌锭0号、工业铝锭A00号、复合稀土变质剂为原料。成分按Zn24.5～26wt%、Al3.5～4wt%、复合稀土变质剂0.2～1.2wt%、... 详细信息

标准号: CN104372198A

一种提高在酸性介质下滚动磨损性能的铜锌铝形状记忆合金，属于铜基形状记忆合金制备技术领域，其特征为：以电解铜、锌锭0号、工业铝锭A00号、复合稀土变质剂为原料。成分按Zn24.5～26wt%、Al3.5～4wt%、复合稀土变质剂0.2～1.2wt%、余量是铜的比例称重后在中频感应熔炼炉中熔炼。加入预热过的电解铜、锌锭，铝锭，待材料全部熔化后，升温至1250℃采用冲入法加入复合稀土变质剂，熔炼后浇注成直径为φ80×150mm的铸锭，然后对铸锭进行退火处理和热处理，最后对其制备的试样进行力学性能和在酸性介质下的滚动磨损性能测试。

关键词：复合稀土变质剂电解铜形状记忆合金滚动磨损酸性介质熔炼锌锭铸锭中频感应熔炼炉熔化制备技术领域浇注成直径热处理比例称重工业铝锭力学性能退火处理性能测试冲入法铜锌铝预热铝锭铜基升温

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