【摘 要】
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接触网系统是保证高速铁路正常运营的关键部分,其零部件一旦发生失效,将严重影响客运安全,甚至带来灾难性后果。由于接触网零部件在服役过程中,长期经受酸雨、高盐度、高湿度等多因素耦合的环境腐蚀,以及弓网振动、风振等疲劳载荷的影响,其紧固配合零件的配合面极易产生微动腐蚀损伤问题,从而导致零部件失效。因此,研究关键零部件的微动腐蚀特性,对保证接触网的安全运营具有重要意义。本文以接触网线夹类常用材料CuNi2
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接触网系统是保证高速铁路正常运营的关键部分,其零部件一旦发生失效,将严重影响客运安全,甚至带来灾难性后果。由于接触网零部件在服役过程中,长期经受酸雨、高盐度、高湿度等多因素耦合的环境腐蚀,以及弓网振动、风振等疲劳载荷的影响,其紧固配合零件的配合面极易产生微动腐蚀损伤问题,从而导致零部件失效。因此,研究关键零部件的微动腐蚀特性,对保证接触网的安全运营具有重要意义。本文以接触网线夹类常用材料CuNi2Si合金为研究对象,使用CHI660E电化学工作站,研究了不同酸度(pH=3、4、5)NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,同时使用自主研发的多功能微动磨损试验机(MFC-01),开展了在两种酸度(pH=3、5)的NaCl溶液中以及不同外加电位下,pH=3的NaCl溶液中的微动腐蚀特性试验,并分析计算了其在不同工况下的微动磨损与腐蚀的交互作用。结果表明:(1)随着pH值的增大,CuNi2Si合金腐蚀速率降低,腐蚀过程主要受溶解氧O2和H+的扩散控制;腐蚀产物主要为Cu2O。(2)在两种酸度(pH=3、pH=5)的NaCl溶液中,CuNi2Si合金的摩擦系数随着载荷的增大而减小,磨损体积随着载荷的增大而增大;微动磨损会加速CuNi2Si合金的腐蚀,磨损机制主要为腐蚀磨损、磨粒磨损和塑性变形;在pH=5的NaCl溶液中,材料流失更为严重。(3)外加电位条件下,接触表面的电化学状态对微动磨损有显著影响。阳极极化区的摩擦系数均小于阴极极化区的摩擦系数。阳极极化区的磨损机制主要为腐蚀磨损、磨粒磨损以及塑性变形,而阴极极化区的磨损机制主要为磨粒磨损以及塑性变形;在阴极极化区的材料流失更为严重。(4)在pH=3和pH=5的NaCl溶液中为“负”交互作用;外加电位条件下,阴极极化区为“正”交互作用,阳极极化区为“负”交互作用;在维持合适的外加电位下(0VSCE),有利于减少材料的流失。
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