农机具用含金刚石耐磨涂层制备及其磨损性能研究

来源 :仲恺农业工程学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:cheng8023jiajia
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在农业机械中,一些触土工作部件,如犁铧、旋耕刀、耙片、收割机刀片等由于直接接触沙石、土壤、水分、盐分等坚硬及腐蚀性物质,存在严重的磨粒磨损、腐蚀以及粘附从而导致其使用寿命较短。本文针对农机具工作环境恶劣,磨粒磨损严重的问题,提出了含金刚石耐磨涂层的制备研究。分别采用钎焊和自蔓延高温合成的方法在Q235钢基体上制备了包含不同粒径、镀覆状态及浓度的含金刚石耐磨涂层,并与农机刃具常用材料65Mn钢的抗摩擦磨损和抗磨粒磨损性能进行了对比研究。采用扫描电镜(SEM)对涂层表面、涂层与钢基体结合界面、涂层磨损后表面的微观形貌进行观察,采用X-射线衍射(XRD)对涂层的物相结构进行分析,探讨了含金刚石耐磨涂层的磨损规律及机理。并在上述研究的基础上,优选出含金刚石耐磨涂层试样并焊接在旋耕刀磨损最严重的部位进行单刀切土试验,对比研究了65Mn钢、钎焊涂层、自蔓延涂层的耐磨性。主要研究结果如下:(1)钎焊涂层与钢基体结合良好,金刚石在涂层中分布均匀,涂层厚度为350380?m。钎焊涂层的耐磨性优于65Mn钢的,且随着金刚石粒径的减小,钎焊涂层的摩擦系数降低,涂层的耐磨性增大;钎焊镀钨金刚石涂层的抗摩擦磨损和磨粒磨损性能均高于钎焊未镀覆金刚石涂层的。(2)自蔓延涂层的物相主要为NiAl、Ni3Al及TiC。自蔓延涂层与钢基体结合良好,金刚石在涂层中分布均匀,涂层厚度约8001500?m。随着金刚石浓度的升高,涂层孔隙增多;随着金刚石浓度的增大,自蔓延涂层的摩擦系数增大,抗摩擦磨损性能增强并优于65Mn钢的。在一定范围内,自蔓延涂层的硬度及抗磨粒磨损性能随着金刚石浓度的增大而增大,当超过临界值时,硬度和抗磨粒磨损性大幅下降。(3)旋耕刀磨损最严重的部位为旋耕刀正后面、靠近侧后面与正切刃的部位。钎焊涂层以及不含金刚石的自蔓延涂层的耐磨性均优于65Mn钢的,耐磨性最好的为自蔓延含金刚石涂层。(4)含金刚石耐磨涂层抗磨粒磨损的实质,是涂层中高硬度高耐磨的金刚石在磨粒磨损过程中承载了磨粒的作用力,从而在一定程度上保护了涂层。
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