论文部分内容阅读
机械损伤和大气腐蚀是导致钢轨失效的主要原因。高速重载列车频繁的交变应力作用使钢轨产生变形和微裂纹,大气中酸性气体介质、雨水、昼夜温差等环境因素为钢轨腐蚀提供了条件,加速了腐蚀介质对钢轨的侵蚀。列车在运行中杂散电流的存在,进一步促进了钢轨的电化学腐蚀。文中采用刷镀的方法在钢轨表面制备合金镀层,减缓钢轨腐蚀速率,起到防腐的目的。首先分析了大气中腐蚀介质以及列车运行时杂散电流对钢轨腐蚀的作用机理,然后制备了Zn-Ni合金镀层和Ni-P合金镀层。采用扫描电镜观察合金镀层的形貌,EDAX能谱仪测定镀层元素的含量。利用XRD衍射仪分析镀层的晶相结构,利用电化学工作站考察镀层耐蚀性能,采用CETR-3摩擦磨损试验机分别研究了干摩擦和润滑时镀层的滑动摩擦学性能,利用ANSYS有限元分析软件模拟计算轮轨接触应力状态,结果表明：(1)锌镍合金镀层具有良好的耐蚀性能,当硫酸镍浓度为12g/L时,镀层Ni含量为13.5%,XRD衍射分析结果表明Ni含量为13.5%的镀层具有γ结构,具有良好的热稳定性,电化学试验分析表明,此时镀层耐蚀性能最好。(2)Ni-P合金镀层具有良好的耐蚀性和耐磨性。镀层中磷含量随硫酸镍浓度的增加先增大后减小。当磷含量为7.8%时,Ni-P合金镀层具有最小的摩擦系数和磨痕宽度,且摩擦系数随载荷的增大逐渐变小,当硫酸镍浓度为280 g/L时,镀层磷含量最大为10.34%,镀层呈现非晶态,耐蚀性最佳。(3)当载荷相同时,采用锂基脂和PAO润滑油润滑均能有效起到抗磨减摩的作用,且锂基脂的润滑性能优于PAO润滑油；(4)轮轨接触最大接触应力发生在轮轨接触表面中心,当远离轮轨接触中心时,接触应力逐渐减小。