EA4T铁路车轴钢修复新突破：超高速激光熔覆Ni625合金的微观组织与力学性能优势研究

针对EA4T铁路车轴钢修复中热影响区(HAZ)过大、残余应力高等难题，西南交通大学团队对比研究了常规激光熔覆(CLC)与超高速激光熔覆(UHSLC)技术。研究发现，UHSLC工艺通过低热输入(稀释率<9.4%)和快速冷却(扫描速度50 m/min)显著细化晶粒，将HAZ控制在微米级，硬度提升至300 HV，拉伸性能更接近基材，为高精度车轴修复提供了新方案。

　　

随着高铁和重载列车普及，EA4T车轴钢在长期服役中易出现局部损伤，传统修复技术难以兼顾效率与性能。常规激光熔覆(CLC)虽能修复损伤，但高热输入导致热影响区(HAZ)过宽、残余应力集中，可能引发界面裂纹。超高速激光熔覆(UHSLC)作为新兴技术，其粉末利用率达90%、扫描速度可达CLC的10倍，但对其修复车轴钢的机理研究尚属空白。

西南交通大学团队在《Surface and Coatings Technology》发表研究，首次系统对比CLC与UHSLC修复EA4T车轴的差异。采用50 m/min扫描速度的UHSLC工艺，结合EBSD(电子背散射衍射)和XRD(X射线衍射)分析，发现UHSLC试样热影响区仅数十微米，稀释率低至9.4%，而CLC试样达22.3%。显微硬度测试显示UHSLC涂层硬度(300 HV_0.2)显著高于CLC(275 HV_0.2)。拉伸试验中UHSLC试样的屈服强度(YS)和极限抗拉强度(UTS)更接近基材，断裂呈现韧-脆混合特征，而CLC试样在涂层-基体界面更易萌生裂纹。

材料与试样制备
选用EA4T车轴钢为基材，Ni625合金粉末(成分为Ni-22Cr-9Mo-3.5Nb)为熔覆材料。UHSLC采用离焦量+2 mm、激光功率2 kW，CLC采用常规参数。通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察微观结构。

表面形貌
3D轮廓分析显示UHSLC表面粗糙度(Ra)仅6.8 μm，无粉末粘附，CLC试样Ra达12.4 μm且存在明显熔道重叠痕迹。

微观结构
EBSD分析表明UHSLC涂层晶粒尺寸(8.2 μm)较CLC(15.7 μm)细化46%，元素扩散层厚度减少62%。

力学性能
纳米压痕测试显示UHSLC界面弹性模量匹配度提升17%，残余应力降低35%，疲劳寿命预测提高2.3倍。

该研究证实UHSLC通过"低温快速沉积"机制，实现了"低损伤、高强韧"的车轴修复，为轨道交通关键部件再制造提供了新范式。其工艺参数优化方案已应用于CRH380动车组车轴修复试点，相比传统堆焊工艺可减少90%的热变形。未来通过集成智能控制系统，有望进一步推动该技术在高端装备修复领域的产业化应用。