热喷涂在铁路行业的应用现状及前景展望

热喷涂是提高材料耐磨性和耐蚀性的有效技术，近几年得到快速发展。新的喷涂技术以及新型涂层不断涌现，并在各行业开展了广泛的应用性研究。本文综述了热喷涂技术在铁路工程构件上的一些应用性研究，其中包括车轴、制动盘、活塞环、铁路桥梁等。同时，对近几年热喷涂热点研究方向——热喷涂非晶涂层、纳米涂层以及非晶纳米晶复合涂层的发展进行阐述，并对先进热喷涂技术在铁路行业的进一步应用进行展望。     

典型海洋大气环境的接触网钢腕臂定位装置表面防护体系设计

通过钢结构表面防护方案研究、试验验证和运营线路试挂的方式,构建典型海洋大气环境下接触网钢腕臂的表面防护涂层体系,以保证接触网钢腕臂定位装置在可能的高温、高湿、高盐、污秽粉尘等多因素耦合环境,如近海、濒海、沿江、热带或亚热带山区等环境中在役寿命延长至15～20年。研究表明:(1)接触网钢腕臂定位装置长效防护涂层体系为热喷涂层+环氧封闭层组合的复合涂层体系;(2)所有钢腕臂组件均采用热喷涂涂层作为防护的基础层;(3)管件类外壁及精细零部件涂层体系采用高铝锌热喷涂涂层+双金属环氧封闭涂层;(4)管件内壁采用灌涂环氧涂料。     

铸钢车轮材料热喷涂层热疲劳试验断口特征分析

分析了某铸钢车轮试样热喷涂层热疲劳试验断口特征。在铸钢车轮材料表面分别热喷涂铁基和镍基两种合金涂层,进行450℃-20℃下热疲劳试验,对断口形貌进行观察。研究发现,铁基与镍基涂层的抗氧化能力优于铸钢车轮材料,表面氧化腐蚀是涂层试样热疲劳损伤的一种主要形式。在热循环过程中涂层本身出现一些开裂,但韧性涂层并未剥落,涂层层状结构阻碍了裂纹向基体的传播,涂层保护了基体。相比之下,镍基涂层效果更好。     

应用热喷涂技术治理车轴钢轮座部位微动磨蚀

车轴是铁路机车车辆涉及运输安全的重要部件之一，车轴轮座部位的微动磨性是各种磨损机制共同作用所致，其结果是导致轮座部位出现了裂纹，轮座部位的裂纹状况是决定车轴寿命的重要因素。为了提高车轴抗微动磨蚀的能力，各国铁路部门采取了不同的措施，目前我国正在研究用热喷涂法来治理轮座部位的微动磨蚀。通过对模拟实验轴有涂层和无涂层表面损伤情况的研究及实物车轴运行状况的研究，发现用热喷涂法治理轮座部位的微动磨蚀是切实可行的。     

等离子喷涂工艺

在众所周知的现代气体热喷涂工艺中,等离子喷涂乃是解决诸多问题的最有前途的工艺之一。文章介绍了等离子发生器可以完成涂层的各种喷涂方法。还介绍了各种不同材料的化学成分并说明了该工艺实施后所能获得的良好效果。     

列车车轴抗微动损伤热喷涂层组织结构研究

采用金相显微镜和SEM对热喷涂Ni－Cr涂层微观组织结构进行了观察，对涂层相结构进行X－射线衍射谱分析，并就列车车轴涂层抗微动操作性能对涂层组织结构依赖关系进行探讨。分析结果表明，热涂层工作层为多孔、疏松并有不同形貌氧化物的铁素体（a-Fe）与奥氏[γ-（Fe，Ni）]复相层状结构组织。涂层与基体结合牢固，涂层层状结构阻碍微动疲劳裂纹扩展。微协磨损前后合金元素分布状态的对比分析表明，微动磨损导致涂层工作层中Ni元素的再分布。溶入奥氏体Ni量的增加有利于奥氏体稳定化和提高奥氏体断裂韧性，从而进一步增加了裂纹在涂层中扩展的阻力并对防止涂层碎裂层与剥离起到一定作用。合金涂层对提高车轴抗微动操作性能起到重要作用。     

城轨车辆受电弓安装区用绝缘防护涂层的研究

以聚醚改性树脂为基料,研制了一种弹性绝缘漆,以此弹性绝缘漆为主体,设计了一种城轨车辆受电弓安装区用绝缘防护涂层。研究了不同树脂基料、助剂、不同涂装厚度对绝缘涂层电气性能、阻燃性能、耐沾污性能、厚涂施工性能的影响。结果表明当选用某弹性树脂、某磷系阻燃剂和某改性硅油时,绝缘涂层的电气强度达132 k V/mm,体积电阻率达到3.5×310Ω·m,阻燃性能可达到标准DIN 5510中S4、SR2、ST2和FED小于1的要求,与水的接触角可达133.8°,当绝缘层涂装厚度达到3.07 mm以上时,绝缘层电气性能可满足标准"GB 10411地铁直流牵引供电系统"规定要求。     

微动磨损诱发车轴热喷涂层表层显微硬化行为特征研究

研究了微动磨损诱发层状铁素体与奥氏体复相组织热喷涂层表层显微硬化行为及磨损表面形貌特征。带状挤出物的出现是涂层在微动磨损条件下塑性变形的表面特征形貌，多系滑多的滑移带交叉重迭诱发涂层内部产生微裂纹。微动磨损的车轴涂层表层及无涂层车轴表层的显微硬度分布测量结果对比分析表明，微动磨损塑性变形导致涂层表层显著加工硬化，对涂层抗微动磨损损伤产生重要作用。     

石墨炉原子吸收法直接测定血铅

本文介绍石墨炉原子吸收法测定血铅,样品不需消化,可直接测定。用磷钼酸铵将石墨管电解涂层,能有效地消除基体干扰。一次性涂层可连续测定120次,变异系数小于10％,检出限3PPb,回收率在95～103％。本方法灵敏度高,取样量少,操作简便,快速。     

700kA磁通势的REBCO实尺线圈的开发

REBCO(稀土钡铜氧化物)是高温超导材料,获许用作磁悬浮列车的车载超导磁体,可在高温下作业。由于其作业温度高,可不用液态氮来冷却磁体,几乎可减少1/2的磁体能耗。使用REBCO涂层导体作为磁体的基本技术仍在开发中。制作出了磁悬浮列车用的REBCO实尺线圈。在35 K温度下激磁实尺线圈时,会产生700 kA的磁通势,这与既有车载磁体相同。文章阐述了线圈的制作工序,介绍了激磁试验的详细情况。     

罐车罐体表面涂层厚度对壁厚测量值的影响分析

针对目前常用的TT100型超声波测厚仪不能去除罐车罐体涂层厚度的问题,利用制造罐车的罐体边角料作为试验材料,模拟制作出具有不同涂层厚度的罐体。分别用TT100超声波测厚仪和TT220数字式覆层测厚仪测量无涂层样品厚度、有涂层样品厚度和相应涂层厚度,分析罐体表面涂层对罐车检定结果和罐体安全性判断的影响,并探讨对测量结果进行修正。     

机车车辆表面处理工艺(续二)

7什么是热障涂层?有何特点与用途? 热障涂层是用在工件上阻止热的传递,防止基体金属达到其熔点或降低基体金属受热温度的一种涂层.通俗地讲,热障涂层就是在热负荷源与基体之间形成一阻挡栅层,该栅层具有低的热传导系数、低的辐射因数,从而能够明显地提高基体金属的使用温度和抗热疲劳性.人们也把这类涂层称为绝热涂层或隔热涂层.     

碳纤维编织网增强磷酸镁水泥砂浆界面黏结性能研究

为研究碳纤维编织网增强磷酸镁水泥砂浆加固法(TRMM)中2个界面(砂浆-混凝土、碳纤维编织网-砂浆)的黏结性能,对21个黏结试件进行了弯折试验。研究变量包括界面处理方式(打磨、刻槽、凿毛)、磷酸镁水泥砂浆(MPCM)类型(MPCM、聚乙烯醇纤维(PVA)改性MPCM)、碳纤维编织网处理方式(表面涂层、表面涂层+粘砂、浸渍+粘砂),分析了试件破坏模式和在不同变量下黏结性能变化规律。结果表明,砂浆-混凝土界面黏结性能随着界面粗糙度的提高而增强,当粗糙度由0.77 mm提高至1.97 mm,试件由脆性破坏变为延性破坏;PVA可通过桥联作用改善碳纤维编织网-砂浆界面黏结性能;浸渍和粘砂后碳纤维编织网-砂浆界面黏结性能显著增强,界面黏结强度提高68%。     

水柏铁路北盘江大桥钢管混凝土拱设计

水柏铁路北盘江大桥是我国第一座铁路钢管混凝土拱桥,主桥结构采用上承式X形钢管混凝土拱,跨度236m;主拱肋及横向联接系在拱肋未灌注混凝土前为完全钢结构,在灌注混凝土后及大桥运营阶段,主拱肋为钢管混凝土结构;实腹板及上下盖板按照型钢混凝土结构设计;拱上墩座为加劲的钢箱墩座,并与拱肋连接;腹杆设计采用H形构件、节点板连接的构造;涂装层按长效防腐进行设计,拱圈钢结构外表面采用热喷涂复合涂层体系,涂层类型为喷铝合金 封闭 涂装。     

连续道床板温度应力计算方法及参数分析

基于不完全裂缝的假设推导了降温时连续道床板的钢筋应力、裂缝宽度、裂缝间距计算公式,应用计算公式进行了参数分析。研究表明,为控制裂缝宽度在容许限度范围内应将裂缝控制为不稳定裂缝形式,采用变形钢筋;对于配筋率为0.8%、采用C40混凝土的道床板,钢筋直径宜为18~25 mm;当钢筋直径为20 mm时,配筋率应达到0.73%以上;采用高强度混凝土或滑模施工时应相应提高配筋率;由于涂层钢筋对裂缝宽度的影响较大,设计、施工中应尽量避免采用涂层钢筋。     

U71Mn钢轨表面激光熔覆Fe基合金组织与性能研究

研究目的:随着列车运行速度的大幅提高,对钢轨的耐磨性能及滚动接触疲劳性能提出了更高的要求.为提高钢轨的耐用性,本文利用激光宽带熔覆技术对U71Mn钢轨表面进行强化,采用同步送粉方式进行自熔性Fe基粉末的激光熔覆,目的是获得厚度1 mm左右无裂纹、气孔等缺陷,且与钢轨冶金结合的高性能激光熔覆层.研究结论:通过测试分析和试验结果表明,在CO2激光功率4 200 W、扫描速度为300 mm/min、送粉速率18 g/min等工艺条件下,可获得厚度1 mm的优质涂层,其显微硬度平均值可达HV780,高于熔合区及基体的硬度,在过渡区处存在硬度拐点,但经静载抗压实验看出,涂层在453 kN静载荷下无开裂现象.激光熔覆涂层的组织主要由γ-Fe、Cr0.19Fe0.7Ni0.11、NiCrFe、FeCr等物相组成,但是在熔合区靠近基体处有马氏体组织形成,是由于激光快速加热及快速冷却造成的.     

活化电弧喷涂工艺在涂覆防护层方面的应用效果

提高零件使用寿命是具有美好前景的发展方向,其方法是在其与周围介质接触的表面上形成一个性能优良的表层。气体热喷涂就是在这方面发展最快的工艺之一。气体热喷涂方法有气体火焰法、等离子法、爆燃法和电孤喷涂法。在气体热喷涂时,进行涂覆的表面加热温度不超过回火温度。因此对于气体热喷涂而言,其特征是热变形很小,在很多情况下零件金属都不会发生组织变化。这就决定了气体热喷涂法在改善零件使用性能方面有着良好的应用效果。     

真空等离子喷涂工艺

真空等离子喷涂是一项能够获得优质涂层的先进工艺,可获得用普通方法难以获取的零件表层。本文介绍了该工艺的基本情况、涂层结构、粒子性能诊断、工艺局限性及其应用。     

采用生态安全的工艺获取可熔复合材料

为在磨料磨损条件下工作的零件上涂覆高强度的涂层而使用可熔接的材料,是提高建筑、铁路和其他类型的贵重技术装备使用寿命的有前途的方向之一。但是,在研发它们的过程中,并不总是能遵守生态安全的要求,从而产生对自然环境和人类健康的负面后果。本文论述作者的研究小组就研发包覆有涂层的粉末的研究工作结果。这种包覆粉末是用化学气相沉积方法将镍的四羰基化物涂覆到氧化铝的颗粒表面上,并用它来获得耐磨的涂层。使粉末材料的金属化是采用一种封闭的循环来实现的,从而避免了工作人员与有毒物质的接触,以及避免了将污染物质排放到大气中去,保证了生产过程的安全性,同时获得了具有必要的物理-机械性能的等离子涂层,显示出了该涂层的有效性,以及有助于延长承受磨料磨损的机器工作部件的使用寿命。     

热喷涂技术概况及其发展

介绍了热喷涂技术的发展、应用领域、分类及其各自的优缺点;综述了现今的热喷涂技术,并简要介绍了2项新兴的工艺技术——冷喷涂及甚低压等离子喷涂,它们将进一步扩展热喷涂工艺的潜力和应用范围。