车轮材料表面h-BN/CaF_2/Fe基激光熔覆涂层组织与磨损性能

激光熔覆铁基合金涂层的摩擦因数及磨损率均较高,h-BN和CaF_2作为固体添加剂已应用于激光熔覆处理,然而含h-BN和CaF_2的铁基熔覆涂层在列车车轮材料表面的磨损性能及最佳含量尚不清楚。因此,以不同比例的h-BN(0～2%)、CaF_2(2%～0)和Fe基合金(98%)粉末为熔覆材料,在列车车轮材料表面制备合金涂层,对激光熔覆车轮试样进行滚动摩擦磨损试验。结果表明:涂层微观组织主要由枝晶组织和共晶组织构成,硬度约800 HV_(0.3),表面存在残余压应力,其值为800～1 300MPa。加入h-BN粉末可将黏着系数降低至0.35～0.39,激光熔覆车轮试样表面以滚动接触疲劳损伤为主,裂纹在表面产生并在塑性变形层内扩展。随h-BN含量增加和CaF_2含量减小,微观组织尺寸、黏着系数、磨损率、滚动接触疲劳裂纹长度和深度均呈先减小后增加趋势。h-BN、CaF_2和Fe基合金质量比为1%:1%:98%时,涂层微观组织最致密、残余压应力最大、耐磨与抗疲劳性能最优。研究结果可为激光熔覆技术在列车车轮上的应用与优化提供理论与技术指导。