研究目的
比较全尺寸钢轨上激光熔覆与激光-感应复合熔覆涂层的微观结构和力学性能,重点在于防止开裂并消除热影响区马氏体,以提高钢轨表面强度和使用寿命。
研究成果
后LIHC工艺能有效防止热影响区开裂和马氏体形成,从而获得具有更优力学性能的细珠光体组织。该技术克服了钢轨堆焊与修复的关键障碍,相比LC和预LIHC工艺,展现出兼具更高强度与韧性的实际应用潜力。
研究不足
该研究仅限于特定材料(U71Mn钢轨和镍基粉末)及堆焊参数。其结论可能不适用于其他钢轨材料或涂层类型。实验规?;?.2米钢轨的实验室环境,未充分探讨更长钢轨或不同工况下的实际工程应用。需针对工业用途优化相关参数。
1:实验设计与方法选择:
本研究比较了激光熔覆(LC)、预加热激光-感应复合熔覆(pre-LIHC)和后加热激光-感应复合熔覆(post-LIHC)三种工艺在大尺寸U71Mn钢轨上制备镍基涂层的效果,旨在探究裂纹行为、微观组织及力学性能,以突破钢轨堆焊与修复的技术瓶颈。
2:样品选择与数据来源:
采用长度1.2米的大尺寸U71Mn钢轨作为基体(提供化学成分),使用粒径20-50微米的镍基合金粉末进行熔覆。
3:2米的大尺寸U71Mn钢轨作为基体(提供化学成分),使用粒径20-50微米的镍基合金粉末进行熔覆。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括6千瓦连续光纤激光器(YLR-6000,IPG)、六轴机器人(KUKA)、送粉器(HUST-Ш)、感应加热装置、红外测温仪、热电偶、光学显微镜(NIKON EPIPHOT 300)、扫描电镜(SEM,Sirion 200)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA,SHIMADAZU EPMA-8050G)、原位纳米压痕仪(Hysitron TI750)、EBSD探测器(Nordlys Max3,Oxford)、维氏硬度计及岛津AG-100千牛拉伸试验机。材料包含U71Mn钢轨与镍基合金粉末。
4:0)、扫描电镜(SEM,Sirion 200)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA,SHIMADAZU EPMA-8050G)、原位纳米压痕仪(Hysitron TI750)、EBSD探测器(Nordlys Max3,Oxford)、维氏硬度计及岛津AG-100千牛拉伸试验机。材料包含U71Mn钢轨与镍基合金粉末。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:分别采用LC、pre-LIHC和post-LIHC工艺按设定参数(激光功率、扫描速度、送粉速率、光斑尺寸、感应温度)制备涂层,监测热循环过程。从熔覆层制备金相试样、EBSD试样及拉伸试样,进行微观组织表征与力学性能测试。
5:数据分析方法:
使用Image-Pro Plus 6.0软件测量二次枝晶臂间距与枝晶间含量,EBSD数据通过牛津仪器Aztec软件分析,拉伸性能与纳米压痕数据采用统计方法处理。
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fiber laser
YLR-6000
IPG
Used for laser cladding to deposit coatings on the rail surface.
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electron probe microanalyzer
EPMA-8050G
SHIMADAZU
Analyzes element distributions in coatings.
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EBSD detector
Nordlys Max3
Oxford
Analyzes grain size and orientation in HAZ and substrate.
暂无现货
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tensile tester
AG-100 kN
Shimadzu
Conducts uniaxial tensile tests on samples.
暂无现货
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robot
KUKA
KUKA
6-axis robot for precise movement during cladding processes.
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powder feeder
HUST-Ш
HUST
Feeds Ni-based alloy powder during cladding.
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infrared thermometer
Monitors and controls heating temperature during LIHC process.
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optical microscopy
EPIPHOT 300
NIKON
Characterizes macroscopic and microstructures of samples.
暂无现货
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scanning electron microscopy
Sirion 200
Analyzes microstructures and fracture morphologies.
暂无现货
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X-ray diffraction
Performs phase analysis of coatings.
暂无现货
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nano-indentation apparatus
TI750
Hysitron
Mechanical properties analysis of dendrites and interdendrites.
暂无现货
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Vickers hardness tester
Measures microhardness distributions.
暂无现货
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