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 ,对涂层相结构进行了 X-射线衍射谱分析 ,并就列车车轴涂层抗微动损伤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 (α- Fe)与奥氏体 [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。微动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与剥离起到一定作用。合金涂层对提高车轴抗微动损伤性能起到重要作用。

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，多系滑移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。

车轮铸钢热疲劳裂纹损伤行为研究

确定了车轮铸钢循环温度范围与循环次数间幂指数关系。其热疲劳损伤有两种主要形式；在低循环上限温度，表面氧化轻微，形成少量表面氧化腐蚀坑；在高循环上限温度，表面氧化严重，厚氧化膜剥落，大量的氧化腐蚀坑及微裂纹形成，并连接成细长主裂纹。表面氧化对热疲劳裂纹扩展有重要作用。

一种车轮铸钢材料热疲劳断裂特征分析研究

分析一种车轮铸钢材料在 75 0℃和 2 0℃之间不同温度循环范围的热疲劳断口形貌特征。在循环上限温度超过 0 .5 Tm 时 ,热疲劳损伤是蠕变损伤占主导地位 ,沿晶脆性断裂为主要机制。在循环上限温度低于0 .5 Tm 时 ,热疲劳断裂机制为以解理为主要特征的穿晶断裂。随着循环上限温度进一步下降 ,热疲劳损伤程度较轻 。

热喷涂在高速重载铁路工程上的应用

热喷涂是提高工程构件抗磨蚀性的有效技术，在高速重载铁路工程上应用具有广阔前景，将产生巨大经济及社会效益。铁路钢轨、辙叉等通过铁基合金粉末热喷涂层来提高抗磨性；锌铝喷涂层提供钢板长效防腐性能；采用爆炸喷涂修复曲轴等构件的方法具有巨大潜力；激光重熔喷涂层合金化能进一步改善构件抗磨蚀性。经过热喷涂的普通碳钢替代合金结构钢对发展高速重载铁路运输具有重要意义。

热循环速率对Fe—Ni—Cr合金热机械应变迭加影响

利用专门设计的热循环装置进行热机械循环迭加试验，研究表明热循环速率对热应变过程有密切依赖关系，快速热循环引起热应变途径偏离线性变化规律，并推迟了达到最大热应变过程。选择合理的最大热循环速率。以保证热循环应变与机械循环应变的线性变化关系。循环应力，应变及温度对时间的关系曲线表明，在热循环与机械循环同相反相迭加条件下，在接近热循环上限值的高温范围出现热循环软化现象。

柱状晶体对铁镍铬合金疲劳—蠕变失效行为影响

研究了在交变应力与平均应力迭加条件下，柱状晶体对铁镍铬金的疲劳－蠕变失效行为的影响。结果表明，疲劳－蠕变应力迭加对合金产生交互作用，使其循环断裂寿命大大降低，具有横向柱晶界的试样受到了最强烈的交互作用。断口形貌观察揭示了沿柱晶界脆断是具有横向晶界试样的主要疲劳－蠕变断裂机理。而沿柱晶界断裂附带塑性撕裂结构以及二次裂纹形成所表示的脆－塑性断裂相混合的机理是其它取向试样的主要断裂机理。

Fe－Ni－Cr合金热机械疲劳锯齿屈服特征研究

分析了同步热机械疲劳应力可应变滞后环的特征行为，在滞后环的低温段上呈现出强烈的循环硬化行为，被第二相粒子钉锚的局部位错段或整根位错脱锚引起具有两阶段应力降的大齿屈服特征，位错从未消散的气团脱锚引起弱的锯齿屈服特征。在高温阶段，溶质原子团消散，从而不能对位错运动起到障碍作用，螺位错交滑移克服第二相粒子的过程及亚晶形成表明了回复机理占主导地位，基本上不锯齿屈服特征，但仍表现出弱的循环硬化行为。温度与应变范围是决定锯齿屈服特征是否出现的决定因素，高温范围应力降现象是热机械疲劳变形特有的力学行为。

铁铬镍合金在热机械循环迭加条件下表面氧化层开裂特征研究

采用薄膜复型技术研究了不同热机械循环迭加条件下铁铬镍合金表面氧化及氧化层开裂特征行为的细节．研究表明，热机械循环迭加促进表面晶界优先氧化．在热机械循环同相迭加条件下氧化晶界局部开裂与扩展是占优势的断裂方式，而发生在循环后期的裂纹相互连结过程对断裂寿命影响较小．而在反相迭加条件下，合金基体剪切滑移变形诱发高密度表面氧化物裂纹，随着循环的进行，大量扩展裂纹相互连结是主要的断裂方式，从而加速了断裂过程，导致循环断裂寿命显著降低．

热机械循环迭加对断裂寿命及断裂行为的影响

在分析热机械疲劳应力状态基础上，测定了热机械疲劳断裂寿命曲线，并研究了断裂特征行为对热机械循环迭加方式的依赖关系．蠕变裂纹萌生与疲劳裂纹扩展是在具有大应变幅的反相迭加（Ｏｕｔ０６ｐｈａｓｅ）条件下试样断裂主要机制．降低热循环范围的最低温度导致疲劳裂纹萌生及扩展，从而加速了穿晶疲劳断裂过程，降低了断裂寿命．晶界上分布的非金属夹杂物诱发沿晶开裂，但晶内夹杂物对穿晶裂纹扩展过程影响不大．减少或消除非金属夹杂物含量有益于提高工程合金断裂抗力．

基于STFT的振动信号解调方法及其在轴承故障检测中的应用

从信号滤波角度,对基于STFT的振动信号解调方法的原理和影响其解调性能的各种因素进行了严格的理论分析,指出该解调方法实质是基于复解析带通滤波的H ilbert变换解调法。严格证明了在利用H ilbert变换进行包络解调分析时,只要带通滤波器通带范围包括调制信号的部分频率成分,就可解调出被调制信号的周期成分。为了避免对所有的解调信号序列进行包络谱分析,提出按峭度值最大化准则选择一组含有丰富故障信息的解调信号序列进行包络幅值谱分析。基于以上讨论,给出了实用的基于STFT的振动信号解调算法。为了验证提出的解调算法的有效性,用该算法对仿真和实际轴承故障信号进行了解调分析,分析结果表明,利用该算法能有效地检测轴承故障。

基于SVD降噪和STFT解调方法的轴承故障检测

针对目前振动信号STFT解调方法在轴承故障检测应用中存在的不足,提出奇异值分解降噪与STFT解调相结合的轴承故障检测新方法。利用振动测试响应信号重构系统的相空间,得到吸引子轨迹矩阵,然后对轨迹矩阵进行奇异值分解以剔除噪声,并利用STFT技术对降噪信号进行解调分析。对于轴承故障自动检测中如何准确选出1组含有丰富故障信息的解调信号序列用于解调谱分析这一难题,提出按修正的归一化峭度(MKv)最大化准则进行选择。仿真和实际轴承故障信号分析结果表明,与传统的基于STFT解调的检测方法相比,提出的改进方法可以更早地发现轴承早期故障,实用性更强。

微动损伤对车轴疲劳寿命的影响

微动损伤会降低车轴的疲劳强度，缩短疲劳寿命。本文采用模拟轮对，对试验轴进行模拟车轴工况的微动损伤试验。经过１．２×１０７次循环后卸载，采用扫描电镜分析试验轴磨损面及疲劳断口形貌，Ｘ射线电子谱仪分析磨损面的氧化物，Ｘ射线衍射仪分析磨屑的成分和物相，显微硬度计被用来测定磨损面下剖面的微区硬度。分析证明，试验轴磨损面有塑性流变、蚀坑和加厚的氧化层，在接触面的应力集中部位有疲劳裂纹，其最初是在微动应力作用下沿着与表面成３０°～４５°角的方向扩展。

车轴修复用热喷涂层厚度对微动损伤行为的影响

选取经过2次修补的旧车轴,按照实物轴直径的25%比例加工成试验轴后组装成轮对,在模拟轮轴试验台上运行至出现疲劳裂纹后再将其切除,将表面进行滚压处理后喷涂厚0.5mm和1.0mm的Cr-Ni合金涂层进行尺寸修复.对修复轴进行1.2×107次循环的模拟损伤试验,用扫描电子显微镜分析模拟损伤试验后涂层磨损表面及疲劳断口形貌,用X射线光电子能谱仪分析磨损表面氧化物组成.结果表明:在选定的试验条件下,0.5mm厚的修复涂层具有较高的耐微动疲劳和磨损能力,能延长车轴使用寿命;而微动应力使1.0mm厚的涂层磨损表面产生较厚的加工硬化层和较严重的氧化破损、并生成较多的层内横向裂纹,对车轴的疲劳性能反而不利.

基于PC104的车载增压器状态监测系统设计

针对目前增压器诊断中存在的问题,提出了将振动信号分析技术引入到增压器状态监测工作中.在此基础上,设计了一套新的车载增压器状态监测系统.现场应用表明,该系统的设计是合理的,可以诊断增压器的早期机械故障.

热喷涂层抗车轴微动疲劳的研究

采用含０．４４％ Ｃ 的车轴钢，按实物车轴与试样尺寸４∶１ 制成模拟试验轴，将 Ｆｅ、 Ｎｉ、 Ｃｒ及 Ａｌ合金粉末喷涂于试验轴表面，采用模拟轮对试验轴进行模拟车轴工况的微动损伤试验．采用扫描电镜和 Ｘ 射线光电子能谱仪分析涂层磨损表面的氧化物和磨屑表面形貌， Ｘ 射线衍射仪分析磨屑的组织结构．结果表明：涂层磨损表面平滑致密的氧化层中发生龟裂，磨损较为严重；涂层磨损以氧化和表面剥离为主，轴表面无裂纹．其原因在于涂层的层状结构有利于阻止微动作用下表面裂纹向纵深扩展形成疲劳裂纹，提高了车轴的抗微动疲劳能力和使用寿命．

基于滤波器组分解的周期性振动冲击信号解调方法及其应用

针对离散小波包变换用于振动信号解调分析存在的不足,构造了一种具有线性相位的两通道正交镜像对称滤波器组(QMF)用于信号解调分析;与同阶的小波滤波器相比,此QMF滤波器不仅滤波性能更优,而且其滤波系数的求取更加便捷。为了解决常规两通道滤波器组分解算法中存在的子带信号组频带错位问题,引入了无频带错位的QMF滤波器组分解算法。基于此分解算法,提出了一种用于早期故障自动检测的振动信号解调新方法。该方法在考虑各组子带信号能量大小的基础上,按修正的归一化峭度(MKv)最大化准则自动选择一组含有丰富故障信息的子带信号进行Hil-bert包络谱分析提取故障特征。利用该方法对仿真和实际轴承故障信号进行了解调分析,分析结果表明,该方法可以有效地检测出轴承故障。

镍基热喷涂层对列车车轮铸钢抗制动热疲劳损伤作用机制探讨

这里主要研究了镍基热喷涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳的作用机制，分别对有涂层试样和未涂层试样进行了450～20℃温度幅下热疲劳试验．研究发现，镍基涂层试样在涂层表面出现一些腐蚀坑和微裂纹，但具有层状结构的韧性镍基涂层未出现剥落现象，涂层层状结构阻碍了涂层裂纹向基体的传播，镍基涂层很好地避免了基体材料的热疲劳损伤．而在同等条件下，未涂层试样不论是表面还是断口处都已经遭受到了较为严重的破坏。

前门“铛铛车”车轮断面减振降噪优化设计

以北京前门投入运营的"铛铛车"车轮为研究对象,从降低"铛铛车"在运行中产生的轮轨接触噪声的目的出发,将最优化理论运用于"铛铛车"车轮断面外形设计,建立了以车轮断面外形几何参数为设计变量、车轮结构振动辐射噪声最小为目标函数、承载强度为约束的数学模型,编制了相应的算法,得到了车轮断面外形几何参数的最优解,结果表明优化后车轮的声功率水平比原始车轮减小了30%,降低了车轮的振动噪声.

耐高温磨损的合金钢导辊及高温耐磨性能研究

研究了一种具有奥氏体基体及碳化物硬质点的合金钢 ,并用于制造高速线材轧制生产线上的导辊 ,使用温度在 5 6 0℃下 ,合金钢导辊具有良好的耐磨性。分析了时效温度对奥氏体基体硬度及合金钢耐磨性的影响 ,研究表明提高奥氏体基体的硬度对改善合金钢高温耐磨性具有明显的作用。