高速列車關(guān)鍵耐磨零部件中的先進(jìn)表面工程技術(shù)

蔣紅暉，王麗君，茍國慶，陳 輝

(1.南寧鐵路局工務(wù)處，廣西 南寧 530029；2.西南交通大學(xué) 材料學(xué)院，四川 成都610031)

高速列車關(guān)鍵耐磨零部件中的先進(jìn)表面工程技術(shù)

蔣紅暉1，王麗君2，茍國慶2，陳 輝2

(1.南寧鐵路局工務(wù)處，廣西 南寧 530029；2.西南交通大學(xué) 材料學(xué)院，四川 成都610031)

鐵道車輛進(jìn)一步高速化、重載化，為提高高速列車關(guān)鍵耐磨耐蝕零部件的使用性能和降低列車維護(hù)成本，迫切要求研究具有良好的高溫力學(xué)性能、摩擦性能和更長使用壽命的耐磨損材料，研究能夠滿足使用性能要求的表面涂層技術(shù)。發(fā)展表面工程對于提高零件的使用壽命和可靠性，改善機(jī)械設(shè)備的性能質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭能力，解決引進(jìn)設(shè)備零備件的修復(fù)和國產(chǎn)化問題，支持新技術(shù)與高技術(shù)的發(fā)展，以及節(jié)約材料、能源等各方面都具有重要意義。

高速列車；表面工程；耐磨損材料

0 前言

目前國內(nèi)鐵路正處于跨越式發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，按照《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，中國鐵路將在2020年完成16 000 km客運(yùn)專線建設(shè)。屆時(shí)，中國將成為全球最大的高速鐵路運(yùn)輸國家。2008年2月26日，國務(wù)委員陳至立同科技部、鐵道部領(lǐng)導(dǎo)等共同簽署了《中國高速列車自主創(chuàng)新聯(lián)合行動計(jì)劃》。國家已經(jīng)啟動研制符合京滬高速鐵路運(yùn)營需求的時(shí)速350 km及以上等級的高速列車，確保擁有中國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高速列車與京滬高速鐵路開通同步投入運(yùn)營。該項(xiàng)聯(lián)合行動計(jì)劃一方面要為京滬高速鐵路提供強(qiáng)有力的裝備保障，另一方面要建立并完善具有自主知識產(chǎn)權(quán)、國際競爭力強(qiáng)的時(shí)速350 km及以上中國高速鐵路技術(shù)體系，加快實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)世界高速鐵路技術(shù)發(fā)展。

表面工程概括了所有“表面處理”“表面加工”“表面涂層”和“表面改性”的內(nèi)容，即利用各種物理的、化學(xué)的或機(jī)械的工藝過程，使零件表面獲得特殊的材料成分、組織結(jié)構(gòu)和性能，以提高產(chǎn)品質(zhì)量的工程[1]。它廣泛適用于零件的耐磨、抗蝕、裝飾及制造各種功能器件。發(fā)展表面工程對于提高零件的使用壽命和可靠性，改善機(jī)械設(shè)備的性能質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭能力，解決引進(jìn)設(shè)備零備件的修復(fù)及國產(chǎn)化問題，支持新技術(shù)與高技術(shù)的發(fā)展，以及節(jié)約材料、能源等各方面都具有重要意義。因此，近年來各種各樣表面技術(shù)的研究與開發(fā)異常活躍，特別是在高速列車速度大幅提升的背景下，表面技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速鐵路事業(yè)。

1 高速列車軸承中的表面工程技術(shù)

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，對軸承等零件表面性能要求越來越高，尤其是要適應(yīng)高速、高溫、高壓、重載以及腐蝕介質(zhì)等惡劣工況條件。往往軸承零件由于局部表面損壞而導(dǎo)致其報(bào)廢，所以改善軸承表面性能，提高軸承的疲勞壽命和可靠性，已引起相關(guān)人員廣泛關(guān)注。軸承零件的熱處理質(zhì)量控制在整個(gè)機(jī)械行業(yè)最為嚴(yán)格。軸承熱處理已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但熱處理仍以整體淬火為主。近年來表面技術(shù)逐漸應(yīng)用于軸承熱處理領(lǐng)域。

1.1 高速列車軸承失效特點(diǎn)

西南交通大學(xué)曾對軸承套圈進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)套圈存在兩種不同類型的失效形式(見圖1)，其中A處為光亮的擦傷痕跡和麻點(diǎn)，B處為破裂、剝落形貌。

圖1 軸承套外觀形貌

由圖1可以看出，在A、B處可能由于進(jìn)入污染物或潤滑不良，同時(shí)在該部位受力較大，產(chǎn)生較多的擦傷和麻點(diǎn)，在局部發(fā)生破裂和剝落現(xiàn)象。

1.2 高速列車軸承材料的進(jìn)展

國內(nèi)外的研究表明，采用離子注入與沉積的方法來強(qiáng)化軸承材料，能夠在材料表面合成新的強(qiáng)化相，從而大大提高抗磨損能力，延長使用壽命。但是，常規(guī)束線離子注入的直射性限制使其無法處理復(fù)雜形狀的軸承滾道和滾珠。哈爾濱工業(yè)大學(xué)[2]研究了全方位離子注入與沉積方法采用離子鞘層來實(shí)現(xiàn)離子的注入與沉積，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜形狀零件表面的均勻處理，可以在軸承滾道和滾珠表面獲得一層均勻的改性層，從而提高軸承在高速狀態(tài)下的使用性能和壽命。目前采用保形離子注入技術(shù)和高壓旋轉(zhuǎn)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)軸承內(nèi)外滾道和滾珠的全方位氣體離子注入處理，其均勻性也非常高，完全有可能實(shí)現(xiàn)高速列車軸承的全方位離子注入與沉積處理。

激光等高能束表面熱處理[3]是運(yùn)用于軸承熱處理領(lǐng)域的新方法，目前使用較多的是CO2激光束。通過激光加熱可獲得0.25～2.0 mm的硬化層，與其他表面硬化方法相比，具有硬化層深度和位置控制精確、無變形等優(yōu)點(diǎn)。這一技術(shù)由于成本較高，主要用于精密軸承零件的表面處理。

2 高速列車輪對中的表面工程技術(shù)

2.1 噴丸工藝對輪對性能的影響

火車車輪是鐵道車輛的關(guān)鍵部件之一，為保障車輪使用安全性能，防止車輪裂損，對車輪的輻板疲勞性能有較嚴(yán)格的要求。研究結(jié)果表明[4]，表面殘余應(yīng)力狀態(tài)是影響疲勞性能的關(guān)鍵因素之一。

從火車車輪的制造過程看，車輪在經(jīng)過軋制、等溫和輪輞淬回火調(diào)質(zhì)處理后，沿車輪周向進(jìn)行了全尺寸精加工和輻板噴丸處理，噴丸處理后的車輪輻板內(nèi)側(cè)表面周向殘余應(yīng)力呈明顯的壓應(yīng)力狀態(tài)，殘余壓應(yīng)力的存在可阻止疲勞裂紋的擴(kuò)展，這是因?yàn)槿绻囕嗇棸灞韺哟嬖趬簯?yīng)力，當(dāng)車輪承受外加載荷時(shí)，表層的合成應(yīng)力水平下降，即平均應(yīng)力降低，必然會提高車輪輻板的疲勞強(qiáng)度[5-6]。該結(jié)果表明，噴丸處理有效改善了精加工過程對輻板表面殘余應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生的不利影響，實(shí)現(xiàn)提高車輪安全作用性能的目的。

2.2 輪對踏面材料的探索

基于高鐵運(yùn)輸?shù)陌踩?、可靠性和?jīng)濟(jì)性需求，根據(jù)國家重大科學(xué)研究計(jì)劃“納米研究領(lǐng)域科技計(jì)劃”2011年度重要支持方向“11.納米材料工業(yè)化制造技術(shù)及檢測裝備”，西南交通大學(xué)牽頭提出開展高鐵輪對納米科技前瞻性研究，應(yīng)用激光表面重熔納米化和微納晶化噴丸技術(shù)，解決長期困擾世界鐵路高成本車輪踏面磨耗運(yùn)營、車輪多部位疲勞斷裂重大安全隱患和車軸多部位、多裂紋疲勞損傷重大安全隱患三個(gè)關(guān)鍵科技問題，引領(lǐng)世界軌道車輛輪對技術(shù)新工藝，研究開發(fā)形成高性能軌道車輛輪對設(shè)計(jì)、制造與工藝、分析與安全評價(jià)的集成科學(xué)技術(shù)，并形成產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。

3 高速列車制動盤中的表面工程技術(shù)

高速列車普遍采用盤形制動裝置。隨著列車運(yùn)行速度的提高，動能急劇增加，制動時(shí)產(chǎn)生的熱能也大大增加，巨大的制動熱負(fù)荷使制動盤產(chǎn)生很大熱應(yīng)力并導(dǎo)致熱裂紋。因此制動盤體必須具有好的抗熱裂性、耐磨性、導(dǎo)熱性和摩擦制動性能。

3.1 制動盤失效特點(diǎn)

高速列車的制動過程是通過制動盤和制動閘的摩擦將動能轉(zhuǎn)化為熱能，并通過制動盤的通風(fēng)設(shè)備將熱能傳遞到空氣中。該過程中，劇烈的高溫摩擦和大量熱傳遞是導(dǎo)致制動盤磨損的直接原因。通過對列車失效制動盤的研究發(fā)現(xiàn)，制動盤的磨損機(jī)理主要包括以下三方面[7]：

(1)制動盤受摩擦發(fā)熱后，溫度升高造成摩擦表面聯(lián)合燒損。

(2)路面灰塵、磨損表面脫落的硬質(zhì)點(diǎn)造成的磨粒磨損。

(3)制動過程中制動盤與摩擦副相互作用產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成的蠕變和熱疲勞損壞。

研究表明，制動過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成的蠕變和熱疲勞損壞是導(dǎo)致制動盤破壞的主要原因。因而研究列車制動盤失效機(jī)制，尤其是制動盤的熱疲勞失效機(jī)理是列車制動盤材料設(shè)計(jì)的先決條件，它為制動盤材料的選擇提供了理論依據(jù)。為此國內(nèi)外許多專家和科研人員采用各種手段對制動盤熱疲勞失效進(jìn)行了分析。

3.2 新型高速列車制動盤研發(fā)

南京理工大學(xué)江劍等人發(fā)明專利公開了一種制動面為微弧氧化陶瓷層的機(jī)動車鋁合金制動盤，該制動盤的基體材料為鋁合金，制動盤的內(nèi)外制動表面覆蓋有氧化鋁陶瓷膜層，此鋁合金制動盤質(zhì)量輕、散熱好、耐磨性高，制動工作表面生成的Al2O3陶瓷膜層解決了現(xiàn)有鑄鐵制動盤耐磨性差、散熱效果不好、質(zhì)量大等問題。

北京理工大學(xué)發(fā)明了一種新型梯度材料車輛制動盤。制動盤在制動過程中會產(chǎn)生大量的熱及較大的熱應(yīng)力從而導(dǎo)致熱應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生，減少了制動盤的使用壽命，梯度材料制動盤能夠有效地較低汽車制動時(shí)制動盤的熱應(yīng)力及表面溫度。該制動盤利用Al和SiC組成的梯度材料，SiC的體積分?jǐn)?shù)由內(nèi)至外從5%到35%遞增。與常規(guī)制動盤相比，梯度材料的制動盤可以降低制動時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力約20%～30%，且溫度降低了近50%，從而減小了制動時(shí)制動盤的損耗，延長了制動盤的壽命。

陶瓷涂層能承受很高的表面溫度。其低熱導(dǎo)率產(chǎn)生的熱障效應(yīng)，減少了傳遞給基體的熱量，從而降低了溫度。這也同樣降低了在高能制動過程中因局部瞬時(shí)高溫而導(dǎo)致的塑性變形和金屬咬合。其結(jié)果是，陶瓷涂層制動盤具有更為穩(wěn)定的摩擦性能并且在使用中磨損更小。

LAMIH實(shí)驗(yàn)室[8]在鋼制動盤上噴涂具有耐磨損和耐高溫、高強(qiáng)度、低熱擴(kuò)散率的摩擦涂層，并對噴涂層進(jìn)行了熱處理。實(shí)驗(yàn)表明熱處理提高了涂層結(jié)合力、減少了孔隙率，提高了模擬保壓制動的制動盤的性能，提高了摩擦系數(shù)，改善了摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了制動功率。在縮小比例的摩擦阻力系數(shù)測量裝置上進(jìn)行了保壓制動試驗(yàn)(在干燥條件下)，試驗(yàn)表明這種復(fù)合材料符合鐵路運(yùn)輸設(shè)備高速制動要求的優(yōu)良性能。但在潮濕條件下的保壓制動試驗(yàn)和耐久性制動試驗(yàn)還將繼續(xù)。

Bu-byoung KANG等人[9]研究了陶瓷涂層、金屬陶瓷涂層制動盤。研究表明，陶瓷涂層制動盤在高速制動條件下顯示出穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，這與鋼制動盤波動的摩擦系數(shù)形成對比。這也證實(shí)陶瓷涂層制動盤在使用中的確具有更穩(wěn)定的摩擦性能且磨損較小，熱障效果好。但是，由于有大量熱量轉(zhuǎn)移到制動閘片上，并且制動盤表面硬度高，使得制動閘片的磨損要比鋼制動盤嚴(yán)重。對于金屬陶瓷涂層制動盤，在幾乎所有條件下都顯示出穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，但它對制動閘片所造成的磨損也比氧化鋯陶瓷涂層制動盤要大。試驗(yàn)同樣表明，還需要針對陶瓷涂層制動盤開發(fā)新的制動閘片材料，以保持制動閘片在現(xiàn)有使用條件下的使用壽命。還需要對不同類型的陶瓷涂層的耐久性作深入的研究，以保證其壽命周期和安全可靠性。M.Watremez等人最近研究了不同等離子噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)與內(nèi)聚強(qiáng)度對制動盤性能的影響，探討了等離子噴涂涂層用于高速制動盤的可行性[10]。

綜上所述，隨著國內(nèi)高速鐵路運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展，在制動盤表面復(fù)合涂層材料的設(shè)計(jì)、涂層的強(qiáng)／韌化研究、提高涂層的結(jié)合力以及表面復(fù)合涂層在各種制動環(huán)境的制動性能、涂層的耐久性、可靠性研究等方面還有許多工作有待進(jìn)一步深入研究。

4 受電弓中的表面工程技術(shù)

4.1 受電弓的失效特點(diǎn)

受電弓滑板是電力機(jī)車從接觸導(dǎo)線獲取電能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般工況下，它同時(shí)承受與接觸導(dǎo)線的滑動摩擦、電接觸熱應(yīng)力和機(jī)械接觸應(yīng)力；特別是受電弓瞬時(shí)離線引起的25 kV超高壓電弧灼蝕及霜露等水分環(huán)境的腐蝕。隨著列車速度的提高，滑板與接觸導(dǎo)線的滑動磨損進(jìn)一步加劇，由于瞬時(shí)離線次數(shù)顯著增加，電弧灼蝕和接觸熱應(yīng)力造成的損傷也變得更加嚴(yán)重。如此嚴(yán)酷的電、力、磨、蝕共同作用，對滑板材料的要求變得極其苛刻[11]。

由于在受電弓磨耗的同時(shí)，電力接觸網(wǎng)也受到不同程度的損耗，在優(yōu)先保護(hù)接觸網(wǎng)不受損耗的前提下[12]，受電弓滑板材料的研制一直是國內(nèi)外關(guān)注的問題。國內(nèi)受電弓滑板從最初的鋼質(zhì)滑板，經(jīng)歷了粉末冶金滑板、碳滑板、鋁包碳滑板和浸金屬碳滑板的探索階段[13]，目前使用銅導(dǎo)線和混架導(dǎo)線區(qū)間以鋁包碳滑板、浸金屬碳滑板和粉末冶金滑板居多。

從使用要求來看[14-15]，滑板材料需要滿足七個(gè)基本條件：強(qiáng)度高、電阻率小、耐熱性好、對接觸導(dǎo)線磨損小、自身磨耗小、易加工、低成本。用傳統(tǒng)的材料來滿足這些要求相當(dāng)困難。從20世紀(jì)60年代日本的新干線高速鐵路開通起，隨著列車速度的提高，滑板材料大體上經(jīng)歷了三代：第一代所使用的合金材料對接觸導(dǎo)線的損傷太大，基本已被淘汰；第二代是添加自潤滑顆粒的鐵基或銅基粉末燒結(jié)材料，但自身磨耗太快，也沒有解決對接觸導(dǎo)線的磨損問題，總體上面臨淘汰的趨勢；第三代是近年來開發(fā)和試用的碳基材料，主要是解決自潤滑問題。

4.2 受電弓材料的研究進(jìn)展

目前采取浸銅或銅包覆以及碳纖維增強(qiáng)等技術(shù)來減小電阻，提高強(qiáng)度，但材料制備工藝越來越復(fù)雜，成本大幅度提高。激光表面合金化或熔覆技術(shù)是近年來發(fā)展起來的材料表面強(qiáng)化技術(shù)，它利用激光將高性能的強(qiáng)化材料(如合金粉末、陶瓷材料)和基體表面材料共熔形成高強(qiáng)度結(jié)合的合金化層或熔覆層，達(dá)到提高基體材料表面特殊性能要求的目的，如提高基體材料表面耐磨、耐腐蝕等性能，通過調(diào)整強(qiáng)化材料的不同配方成分和激光處理工藝，可以獲得不同理想性能的材料[16-18]。

余先濤、莫易敏[19]研究了鋁合金表面通過激光熔覆不同配方的功能材料后，獲得不同表面性能的功能層，這種功能層與其他化學(xué)方法和熱噴涂方法獲得的功能層在厚度、結(jié)合的強(qiáng)度上有更大的優(yōu)越性，為鋁合金材料應(yīng)用于機(jī)車受電弓奠定了理論基礎(chǔ)；鋁合金激光表面技術(shù)用作受電弓的關(guān)鍵點(diǎn)在于熔覆功能層的合金配方和其激光熔覆工藝，功能層必須滿足受電弓材料的全部要求，即耐磨、導(dǎo)電和對接觸網(wǎng)磨損小。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)發(fā)明了一種受電弓滑板復(fù)合材料及其制備方法，涉及銅基受電弓滑板復(fù)合材料及其制備方法。解決現(xiàn)有銅基受電弓滑板復(fù)合材料中陶瓷增強(qiáng)相與銅之間的界面潤濕性差，界面結(jié)合強(qiáng)度低的問題。本發(fā)明的復(fù)合材料是由銅粉和陶瓷顆粒制得，其中陶瓷顆粒表面具有化學(xué)鍍銅層。將表面具有化學(xué)鍍銅層的陶瓷顆粒和銅粉混合得到混合物料，然后將混合物料經(jīng)熱壓燒結(jié)工藝或者熱壓燒結(jié)和熱擠壓結(jié)合工藝處理后即可。復(fù)合材料內(nèi)部的Ti3AlC2陶瓷顆粒分布均勻、組織致密度高、界面結(jié)合性能好和力學(xué)性能好，致密度99.86%～100.79%，硬度92.3～93.3 HB，抗拉強(qiáng)度230～300MPa，摩擦系數(shù)0.15～0.4。

5 高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接件中的表面工程技術(shù)

目前國內(nèi)工廠焊接結(jié)構(gòu)消除殘余應(yīng)力大多是采用熱時(shí)效即退火處理，雖然基本上能達(dá)到生產(chǎn)要求，但該工藝也存在以下缺點(diǎn)[20]：

(1)退火使構(gòu)件發(fā)生新的變形，而校正變形又會引起新的內(nèi)應(yīng)力。

(2)由于退火爐結(jié)構(gòu)和工藝上的某些問題，在冷卻過程中會產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力。

(3)退火使構(gòu)件表面出現(xiàn)氧化皮和脫碳，并使構(gòu)件軟化，不同程度地降低構(gòu)件的機(jī)械強(qiáng)度。

(4)大型構(gòu)件退火需要大型退火爐，設(shè)備費(fèi)用多、耗能大，且退火爐的溫度很難控制均勻，造成退火效果不佳，有時(shí)需幾次退火才能達(dá)到要求。

(5)退火消耗能量大，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，成本高。

幾十年來，國內(nèi)外一直在探求新的工藝代替退火工藝，其中卓有成效的是噴丸強(qiáng)化和振動時(shí)效。噴丸強(qiáng)化是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的一種比較成熟的表面處理技術(shù)，具有下列特點(diǎn)：

(1)噴丸可提高材料疲勞強(qiáng)度約80%，可提高材料的抗腐蝕應(yīng)力約一倍，且材料表面硬度亦有不同程度的提高，從而提高了零部件的安全系數(shù)。

(2)噴丸工藝能夠彌補(bǔ)和消除零件表面因脫碳或合金元素貧化帶來的不良影響。對經(jīng)過滲碳、氰化或氮化的零件再進(jìn)行噴丸時(shí)，可進(jìn)一步改善其疲勞強(qiáng)度。電鍍零件如在鍍前噴丸處理，能克服電鍍后疲勞強(qiáng)度降低的缺陷和有效降低電鍍過程中氫脆破壞的傾向。

(3)噴丸強(qiáng)化工藝操作簡便，耗能小，質(zhì)量可靠，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高。

為了提高轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的疲勞強(qiáng)度，可以選用噴丸工藝強(qiáng)化焊縫和金屬表面，以達(dá)到改變焊縫殘余應(yīng)力分布狀態(tài)的目的。

國內(nèi)已大規(guī)模研究了構(gòu)架側(cè)梁模擬件噴丸試驗(yàn)，研究結(jié)果有：

(1)焊結(jié)構(gòu)采用退火工藝時(shí)，在較為理想的條件下可消除焊接應(yīng)力約70%，盡管如此，還是殘存有很小部分焊接應(yīng)力，因此退火工藝對提高結(jié)構(gòu)的承載能力有一定的作用，但是不能顯著提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。

(2)側(cè)梁經(jīng)噴丸處理后，其殘余應(yīng)力均為壓應(yīng)力，這種應(yīng)力場與工作載荷方向相反，殘余壓應(yīng)力的數(shù)值較大，與工作應(yīng)力疊加后，其合成應(yīng)力值均較小，在彈性應(yīng)力數(shù)值范圍內(nèi)，這對提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命是非常有利的。

(3)由模擬試驗(yàn)可知，在結(jié)構(gòu)承受拉應(yīng)力區(qū)必須進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理，改變其應(yīng)力場分布情況，而對于承受壓應(yīng)力區(qū)則不必進(jìn)行噴丸處理，只有這樣才能達(dá)到提高疲勞壽命的目的。

(4)噴丸處理時(shí)要注意使噴丸后的應(yīng)力場形成一個(gè)平緩的過渡區(qū)，不能存在一個(gè)應(yīng)力突變的截面，以免造成新的應(yīng)力集中，影響結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，這可以通過噴丸操作工藝來保證。

模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，焊接結(jié)構(gòu)經(jīng)噴丸處理后，對除銹質(zhì)量和消除焊接殘余拉應(yīng)力均有良好改善，并且使焊縫和焊件表面獲得退火工藝所無法得到的殘余壓應(yīng)力，這就進(jìn)一步提高了焊結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，噴丸處理是從工藝入手克服側(cè)梁慣性裂紋的一種較好的工藝。

6 結(jié)論

鐵道車輛進(jìn)一步高速化、重載化，為提高高速列車關(guān)鍵耐磨耐蝕零部件的使用性能和降低列車維護(hù)成本，迫切需要研究具有良好高溫力學(xué)性能、更好摩擦性能和更長使用壽命的耐磨損材料，研究能夠滿足使用性能要求的表面涂層技術(shù)。只有逐步解決高速車輛上關(guān)鍵部件先進(jìn)制造涉及的基礎(chǔ)理論、技術(shù)問題，才能提高高速列車關(guān)鍵耐磨耐蝕零部件的使用性能、降低高速列車的運(yùn)行維護(hù)成本，為逐步實(shí)現(xiàn)高速列車國產(chǎn)化建立扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

目前國外已開始探索研究采用等離子噴熔等表面復(fù)合方法制備具有優(yōu)良高溫性能的表面摩擦涂層。但在制動盤、軸承、受電弓、車輪表面復(fù)合涂層材料的設(shè)計(jì)、涂層的強(qiáng)／韌化研究、提高涂層的結(jié)合力以及表面復(fù)合涂層在各種制動環(huán)境的制動性能、涂層的耐久性、可靠性研究等方面尚有許多工作有待深入研究，國內(nèi)外的相關(guān)研究很少。由于國內(nèi)高速鐵路運(yùn)輸飛速發(fā)展，為打破國外壟斷，提高中國鐵路機(jī)車車輛制造水平，尤其是機(jī)車車輛關(guān)鍵零部件的制造水平，將表面工程技術(shù)用于高速列車車輛關(guān)鍵耐磨耐腐蝕零部件具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和深遠(yuǎn)的社會意義。

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Advanced surface engineering technologies in key wear parts of the high-speed train

JIANG Hong-hui1，WANG Li-jun2，GOU Guo-qing2，CHEN Hui2
(1.Nanning Railway Administration Job Iffice，Nanning 530029，China；2.Material Institute，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China)

With further high-speed and overloaded of railway vehicles，in order to increase wear and corrosion resistance performance of the key parts and decrease the maintenance costs，there is an urgent requirement with good high temperature mechanical properties，better friction performance and longer service life of the wear resistance material，surface coating technology to meet the performance requirements.Development of surface engineering to improve the life and reliability of the parts，to improve the quality of the performance of machinery and equipment，to enhance the competitiveness of products，to solve the problem of the introduction，repair and localization of equipment，spare parts，to support the development of new technologies and high-tech，as well as saving materials energy is of great significance.

high-speed train；surface engineering technologies；wear-resistance material

TG47

C

1001-2303(2012)05-0006-06

2012-03-21

蔣紅暉(1970—)，男，廣西桂林人，高級工程師，碩士，主要從事鐵路養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用技術(shù)管理工作。