制動系統(tǒng)是高速列車安全系統(tǒng)中最重要的部件之一,在長期運行過程中,制動盤表面會受到摩擦磨損以及高溫熱疲勞而失效。由于制動盤的磨損或是熱疲勞失效,它通常僅發(fā)生在摩擦面的表面及近表面上,因此通過表面強化技術可以提高制動盤的耐磨性能和高溫下的熱穩(wěn)定性,具有重要的應用價值,在表面強化技術中,激光熔覆由于其高界面結合強度,熱影響區(qū)和熱變形較小而被廣泛使用,通過激光熔覆技術開發(fā)適用于制動盤制動條件的金屬基復合材料,以改善制動盤的摩擦磨損以及高溫熱穩(wěn)定性能,進而延長制動盤的服役壽命,降低列車的維護成本。激光熔覆過程中由于反復的熱輸入以及快冷快熱的特點,裂紋問題是此項技術的最大難題之一,而熔覆層的裂紋主要與單道熔覆層的形貌以及熔覆層的殘余應力分布有關,本文從熔覆粉體材料的選擇、單道熔覆層的形貌優(yōu)化、工藝參數(shù)對多層多道熔覆層的應力分布的影響規(guī)律,確定激光熔覆的工藝參數(shù)以及應力調控策略。采用金相、顯微硬度、X射線測試儀、X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線能譜（EDS）等手段分析了熔覆層及基體材料的組織、硬度、殘余應力分布規(guī)律、元素分布等;針對本文制動盤的工程應用背景,通過微型剪切試驗、高... 

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 高速列車制動盤失效形式
        1.2.1 制動盤異常磨損失效
        1.2.2 制動盤高溫氧化與熱疲勞失效
    1.3 制備長壽命強化涂層
        1.3.1 激光熔覆表面強化技術
        1.3.2 激光熔覆粉體材料
    1.4 激光熔覆工藝國內外參考文獻
        1.4.1 工藝參數(shù)對單道熔覆層形貌影響國內外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 工藝參數(shù)對多層多道熔覆層應力分布影響國內外研究現(xiàn)狀
    1.5 激光熔覆高溫氧化與熱疲勞性能國內外研究現(xiàn)狀
    1.6 論文研究內容
第二章 實驗材料及實驗方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 制動盤材料
        2.1.2 激光熔覆粉體選擇
    2.2 激光熔覆系統(tǒng)
    2.3 熔覆層組織形貌與物相分析
        2.3.1 光學顯微組織分析
        2.3.2 掃描電子顯微鏡觀察
        2.3.3 XRD物相分析
    2.4 熔覆層性能研究方法及設備
        2.4.0 殘余應力測試
        2.4.1 硬度測試
        2.4.2 微型剪切試驗
        2.4.3 高溫循環(huán)氧化試驗
        2.4.4 高溫熱疲勞試驗
第三章 激光熔覆單道熔覆工藝優(yōu)化
    3.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的熔覆層形貌優(yōu)化與MATLAB實現(xiàn)
        3.1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡基本原理
        3.1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡及MATLAB實現(xiàn)方法
        3.1.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的熔覆層形貌預測
    3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡的算法優(yōu)化
        3.2.1 極限學習機神經(jīng)網(wǎng)絡基本原理及MATLAB實現(xiàn)方法
        3.2.2 基于極限學習機神經(jīng)網(wǎng)絡的熔覆層形貌預測
    3.3 單道熔覆層工藝選擇
    3.4 本章小結
第四章 激光熔覆工藝對多層多道熔覆層應力分布的影響
    4.1 熔覆層不同層數(shù)對應力分布的影響
    4.2 熔覆層不同厚度對應力分布的影響
    4.3 掃描路徑對熔覆層應力分布的影響
    4.4 激光比能量對熔覆層應力分布的影響
        4.4.1 激光功率對熔覆層應力分布的影響
        4.4.2 掃描速度對熔覆層應力分布的影響
        4.4.3 激光比能量對熔覆層應力分布影響的綜合分析
    4.5 預熱溫度對熔覆層應力分布的影響
    4.6 多層多道熔覆層工藝選擇與組織分析
    4.7 本章小結
第五章 制動盤基體材料與熔覆層高溫性能綜合評估
    5.1 制動盤基體材料與熔覆層高溫氧化性能對比與分析
        5.1.1 基體材料與熔覆層高溫氧化動力學曲線
        5.1.2 基體材料與熔覆層氧化形貌及組織變化過程分析
        5.1.3 基體材料與熔覆層氧化膜物相變化過程分析
        5.1.4 基體材料與熔覆層顯微硬度變化過程分析
        5.1.5 基體材料與熔覆層各微區(qū)力學性能變化過程分析
    5.2 制動盤基體材料與熔覆層高溫熱疲勞性能對比分析
        5.2.1 基體材料熱疲勞裂紋擴展規(guī)律
        5.2.2 熔覆層材料熱疲勞裂紋擴展規(guī)律
    5.3 熱處理優(yōu)化熔覆層熱疲勞性能
        5.3.1 熱處理對熔覆層組織及熱疲勞性能影響
        5.3.2 熱處理對熔覆層顯微硬度的影響
        5.3.3 熔覆層剪切強度及壓入率分析
        5.3.4 熔覆層剪切斷口分析
    5.4 本章小結
結論與展望
    結論
    展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表論文及專利


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3689823