Influence of TiCN/Fe metal ceramic coating by reaction nitrogen arc cladding on wear resistance of agricultural tools

针对农业刀具易磨损、失效频繁的现状,采用TXⅡ500型TIG焊机,以工业纯氮作为反应气体和保护气体,利用反应氮弧熔覆技术在表面预涂工业钛粉和石墨粉的Q235试件上成功制备了TiCN/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计着重分析了熔覆速度对涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度的影响,并与农业刀具进行了耐磨对比试验。结果表明：熔覆速度较小时涂层表面成形良好,但涂层中TiCN含量低、涂层硬度小;随着熔覆速度的增加,涂层表面成形变差,但涂层硬度增大。涂层近表层显微硬度最高可达HV0.5 1089,约是Q235硬度的3倍多,与农业刀具常用材料65 Mn相比,磨损量仅为65 Mn的1/2,涂层有较好的耐磨性。     

适宜碳化钨含量提高Ti(C,N)-WC涂层耐磨耐蚀性

为了提高农机关键部件表面强度,采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了不同碳化钨WC含量的Ti(C,N)-WC金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站对复合涂层的形貌、物相及其耐磨耐蚀性进行了分析,并与Q235B钢进行了硬度、耐磨耐蚀性对比试验。结果表明:涂层组织主要由硬质相、包覆相、粘结相组成,涂层与基体呈冶金结合;在一定范围内,随着WC含量的增加,涂层的显微硬度及耐磨耐蚀性能都有所增强,当WC质量分数为12%时涂层的耐磨耐蚀性能最优,12%WC涂层与Q235B钢基体相比,涂层硬度提高了6倍,摩擦系数为基体的2/5,磨损量为基体的1/16;在5%H2SO4溶液中,12%WC涂层的腐蚀速率为Q235B钢的1/9,在3.5%NaCl溶液中,12%WC涂层的腐蚀速率为Q235B钢的1/4,涂层较基体有更好的耐磨性、耐蚀性,该研究以期为农机材料强化提供参考。     

激光淬火及熔覆技术提高柑橘枝粉碎机65Mn钢锤片耐磨性

为了提高柑橘枝粉碎机锤片的摩擦性能,该文主要通过多面激光淬火及激光熔覆技术强化65Mn钢锤片表面。采用金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机等探究激光处理后65Mn钢组织对其显微硬度及摩擦性能的影响。试验结果表明:经激光淬火处理后65Mn钢主要由完全淬火区、不完全淬火区、热影响区及基体组成,经激光熔覆处理后65Mn钢主要由熔覆区、完全淬火区、不完全淬火区、热影响区及基体组成;65Mn钢经激光淬火处理后,其显微硬度最高可达619.8 HV0.1;65Mn钢经激光熔覆处理后,其显微硬度最高可达1 038.4 HV0.1;65Mn钢经水淬-中温回火处理后,其平均显微硬度为585.6 HV0.1;激光淬火处理后65Mn钢表面出现磨粒磨损机制,平均摩擦系数为0.40;65Mn钢经激光熔覆Ni60+35%WC后熔覆层表面出现磨粒磨损机制,平均摩擦系数为0.36;水淬-中温回火热处理后65Mn钢表面出现粘着磨损机制,平均摩擦系数为0.41;由此可见,65Mn钢锤片经激光熔覆处理后摩擦性能较好。该研究可为锤片耐磨性提升提供参考。     

原位合成Ti(C,N)-WC/Ni60A基复合涂层显微结构及性能

针对农机作业中触土刀具易磨损、失效频繁、寿命低、消耗成本高等现状,研究开发了金属表面熔覆陶瓷涂层工艺。采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了Ti(C,N)-WC增强Ni60A基复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合熔覆层的微观结构及强质硬化相的成分、组织、性能进行了分析。研究结果表明:预涂敷层中的钛(Ti)粉、石墨粉、氮化钛(TiN)粉在等离子熔覆过程中原位合成了颗粒状新生相Ti(C,N),且均匀弥散分布在熔覆层中,形成了主要由硬质相、包覆相、粘结相组成的芯-环结构;涂层平均硬度达HV0.51750,最高可达HV0.52040;涂层的磨损机理主要为磨粒磨损,与基体相比,有较好的硬度和耐磨性能,以期为农机刀具材料强化提供参考。     

铝热剂法原位合成农机刀具 Al2O3-Ti(C,N)复合涂层组织结构及性能

为了提高旋耕刀、犁铧等农机触土刀具表面强度,以铝热剂的放热反应提供内在热源、等离子弧作为外在热源,采用反应等离子熔覆技术在Q235钢表面原位合成了Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合涂层的微观结构及强质硬化相的成分、组织及性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,涂层主要由网状、嵌套、球状等3种结构组成,硬质相Al_2O_3、Ti(C,N)与粘结相Fe-Ni之间相互包裹、互相嵌套,构形成空间网状骨架结构;涂层硬度最高可达HV_(0.5)2160,平均硬度HV_(0.5)1870,约为基体Q235钢的7.7倍;涂层摩擦系数约为0.372,其磨损量约为65Mn钢及Q235钢的1/7和1/17,与基体相比,复合涂层具有较高的硬度和较好的摩擦磨损性能,可以为农机材料表面强化提供参考。     

氩弧熔覆Ni60A耐磨层在农机刀具上的应用

针对农机刀具对耐磨性要求高的特点,研究了氩弧熔覆自熔性合金熔覆层在农机刀具上的应用。试验以氩弧为热源,采用预置法在Q235钢基体上制备了Ni60A合金熔覆层,用金相显微镜、硬度计、磨损实验机等测试了熔覆层的结合状况、组织结构和性能。对熔覆层组织结构、形成原因以及熔覆层的耐磨机理进行了分析。金相分析表明熔覆层组织主要由树枝晶构成且熔覆层与基体间为冶金结合。磨损试验表明熔覆层耐磨性比常规淬火回火处理的65Mn钢有所提高。田间试验表明氩弧熔覆Ni60A自熔性合金熔覆层可用于农机刀具的制造和再制造。     

氩弧熔覆原位合成Ni基耐磨层在犁铧上的应用

利用氩弧熔覆技术，在廉价的碳钢表面原位合成了TiC/Ni基复合材料涂层。结果表明，熔覆层成形良好，与基体呈冶金结合，无裂纹、气孔等缺陷；熔覆层的组织为γ-Ni奥氏体枝晶、CrB、TiB₂、M₂₃C₆及原位合成的弥散分布于熔覆层中的球状TiC陶瓷颗粒。熔覆层显微硬度高达HV_0.21000，且呈梯度分布。磨损试验表明，熔覆层具有较好的耐磨性。模拟田间试验表明，熔覆层可用于农机耐磨件的制造与再制造并具有较好的经济效益。     

旋耕刀Fe/WC/CeO2等离子堆焊层制备及其组织性能

针对农业触土部件因耐磨性能差、冲击韧性低而导致刀具寿命短、失效频繁等问题,采用等离子堆焊技术在Q235钢基材上成功制备了Fe/WC/CeO2金属陶瓷复合涂层,分析了CeO2对Fe/WC/CeO2金属陶瓷复合涂层性能的影响及其对涂层的作用机理。以堆焊电流、堆焊速度、送粉速率、堆焊距离为试验因素,磨损量为评价指标,通过正交试验优化了Fe/WC/CeO2等离子堆焊层制备工艺参数：堆焊电流50 A,堆焊距离5 mm,堆焊速度15 cm/min,送粉速率25 g/min。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪分析了堆焊层显微组织、物相组成,采用维氏显微硬度计、摩擦磨损试验机、冲击试验机、土槽试验台等测试了堆焊层显微硬度、耐磨性和冲击韧性,利用电化学工作站分析了堆焊层的耐蚀性。结果表明,堆焊层与基体呈良好的冶金结合,涂层主要有鱼骨状、长杆状、球状、六方形状等组织构成,堆焊层主要由γ-Fe、Fe-Cr-Ni固溶体、WC、M7C3、Cr7C3、Cr23C6、W2C等物相组成。与Fe/WC堆焊层相比,Fe/WC/CeO2堆焊层平均显微硬度提高22%,冲击韧性提高29%,耐蚀性提高15%。土槽试验与田间试验表明,与65Mn旋耕刀相比,Fe/WC/CeO2堆焊层旋耕刀的磨损量分别降低71%和65%;与Fe/WC堆焊层旋耕刀相比,Fe/WC/CeO2堆焊层旋耕刀的磨损量分别降低17%和15%。Fe/WC/CeO2堆焊层具有较好的耐磨、耐蚀和耐冲击综合性能,研究结果可为犁铧、深松铲等农业触土部件强化提供参考。     

反应电火花堆焊修复齿轮轴

利用DZ-1400型电火花堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在45号钢试件表面上制备了TiN金属陶瓷堆焊层。采用KYKY-2800型扫描电镜观察了堆焊层表面形貌、显微组织和磨损形貌,采用D/max-RA型X射线衍射仪分析了堆焊层物相,采用MH-6型显微硬度计测定了堆焊层显微硬度,采用自制磨损实验机对比了堆焊层与淬火回火65Mn钢的磨损性能,分析了电火花堆焊TiN金属陶瓷层用于轴颈修复的可行性。结果表明:反应电火花堆焊TiN金属陶瓷层与母材之间为冶金结合,堆焊层主要由电极材料钛、反应合成的TiN和基体材料铁组成,堆焊层显微硬度高,耐磨性好。变速箱齿轮轴修复实践表明,反应电火花堆焊TiN金属陶瓷层可用于修复损伤轴类件。     

开沟器铲尖表面等离子熔覆Mo2FeB2涂层制备及其磨损性能

为了解决开沟器铲尖耕作过程中耐磨性差、易失效的问题,利用等离子熔覆技术在开沟器铲尖表面制备Mo₂FeB₂金属陶瓷涂层,并对其微观组织结构、物相组成、显微硬度以及耐磨性能进行研究。通过正交试验得到熔覆层制备的最优工艺参数组合为：熔覆电流80 A,熔覆距离10 mm,熔覆速度20 cm/min,并以此来制备耐磨熔覆层。结果表明,熔覆层与基体呈现良好冶金结合,其组织主要由方形、蝶状、十字镖形、树形以及不规则长条状的硬质相、网状共晶组织和铁基粘结相组成,其主要物相组成为Mo₂FeB₂、M₃B₂(M: Mo, Fe, Cr)、(Cr, Fe)₇C₃、MoB、CrB、Fe₂B以及Fe-Cr固溶体。熔覆层的平均显微硬度为9618 MPa,为开沟器铲尖基体的2.79倍。相同工况下的磨损试验表明熔覆层的平均磨损量（19.20 mg）和平均摩擦系数（0.294）与基体相比分别降低了52.9%和42.4%;不同载荷下的磨损试验表明,随着载荷的增加,熔覆层与基体的摩擦系数呈现逐渐减小的趋势,但熔覆层的整体摩擦系数均低于基体,且其磨损形貌较基体轻微。土槽试验结果表明,熔覆层开沟器铲尖的平均磨损量（4.60 g）比常规开沟器铲尖（15.54 g）降低了70.4%;田间试验结果表明,在实际土壤环境中,开沟器铲尖熔覆层的平均磨损量（34.34 g）仅为常规开沟器铲尖（79.06 g）的43.4%,通过对比磨损形貌发现,熔覆层的存在可以有效抵御土壤磨损,使开沟器铲尖在经过长时间的磨损后能最大程度的保持原貌,从而使其表现出优异的耐磨性能。该研究结果可为提高农机触土部件的耐磨性提供理论参考和可行技术方案。     

铸铁、铸钢激光表面改性材料及工艺研究

磨损、空蚀是农机具及泵装置使用中安全可靠性的主要问题。由于磨损、空蚀的侵蚀、剥蚀，不仅造成了农机具及水泵部件的破坏，还引起工作能力的恶化。该文在氧乙炔合金粉末喷焊研究的基础上，利用2 kW-CO₂连续横流激光器，采用Ni基合金粉末，在铸铁和铸钢部件上进行了激光表面改性试验研究。并采用磁致伸缩仪对试样的抗磨蚀能力进行了测试。试验结果证实，经过激光表面改性处理试样，不仅热变形极小而且抗磨损、空蚀能力大幅度提高。     

青海省耕地资源开发利用分析及对策研究

分析论述了青海省耕地资源开发利用的现状、特点和问题。在此基础上,提出了对青海省耕地资源进行研究的框架体系和思路,同时基于GIS/RS技术设计了相关的技术路线。最后依据所做设计对青海省耕地资源开发利用做了初步分析,并进行了相关的对策研究分析。     

烘焙对生物质热解产物特性的影响

烘焙可有效地降低生物质中的水分和氧,对其热解过程有显著的影响。该文主要研究了烘焙温度（200,230,260,290℃）对生物质热解过程及产物特性的影响行为及影响机制;研究发现烘焙能改善热解产物的品质,随着烘焙温度的升高,热解合成气中CO含量由48%逐渐减少到34%,CH4和H2增加,其中H2含量最大增加了77.4%,而液体产物中,乙酸和水分含量逐渐减小,水分含量最大减少了42.8%,而酚类产物的含量明显增加,有利于生物油品质的提高。该研究为烘焙技术的发展和生物质高效热化学转化提供科学参考。