水态下增黏颗粒类型对轮轨黏着与损伤行为影响研究OA

目的寻求一种既能有效增黏又能降低损伤的硬质增黏颗粒。方法以微米级二氧化硅和氧化铝粉末为原料,制备未烧结二氧化硅、烧结二氧化硅(烧结温度1100℃)、未烧结氧化铝、烧结氧化铝(烧结温度1650℃)等4种增黏颗粒,并与传统石英砂和氧化铝颗粒进行对比。通过单轴压缩试验和轮轨滚动接触模拟试验,系统研究水态颗粒的破碎特性及其对轮轨黏着、磨损与损伤的影响。结果烧结颗粒(烧结二氧化硅、烧结氧化铝)的破碎强度(烧结二氧化硅为48MPa、烧结氧化铝为67MPa)均高于未烧结颗粒(未烧结二氧化硅为11MPa、未烧结氧化铝为20MPa),烧结颗粒较未烧结颗粒轮轨增黏效果更佳,但导致的轮轨磨损损伤也更严重。氧化铝型颗粒的增黏效果普遍优于二氧化硅型颗粒,但导致的磨损更严重。烧结氧化铝颗粒的增黏效果与天然氧化铝接近(较石英砂提升约14%),但磨损率更低(较石英砂高92%,而天然氧化铝高150%)。结论硬质颗粒进入轮轨界面后发生破碎,颗粒破碎后的犁沟作用是轮轨增黏核心机制。烧结氧化铝颗粒和氧化铝颗粒都具有较高的破碎强度,破碎后微粒较为分散,不易团聚,犁沟作用明显,所以具有较高的轮轨黏着系数提升效果。较天然氧化铝颗粒,烧结氧化铝结构致密,内部缺陷尺寸小,破碎后产生的微粒尺寸较小,且棱角圆钝,能有效减轻轮轨磨损与损伤。烧结氧化铝颗粒因优化了破碎特性与微观结构,在实现高增黏效果的同时显著降低了轮轨磨损与损伤,是水态下最优的增黏颗粒选择。