热喷涂硬质涂层旋耕刀具磨损性能研究

发布时间：2020-11-17 17:59

　　 油菜播种机触土部件旋耕开沟装置的旋耕刀工作寿命短、可靠性低和作业条件适应性差已成为制约推广的瓶颈,迫切需要探索应用新材料、新工艺在高稻茬、高含水量粘重土壤条件下提高旋耕开沟部件的耐磨性、可靠性与使用性能。低应力划伤式磨粒磨损是旋耕刀等土壤工作部件损伤和失效的主要形式,几乎都是从表面开始逐渐发展导致损伤、破坏,主要受磨料与工件的相对硬度和土壤组成的影响。热喷涂技术作为表面工程重要的技术手段,可在旋耕刀等土壤工作部件表面制备耐磨、耐腐蚀涂层,延长土壤工作部件的使用寿命,实现节能降耗。本文采用美科LF-HVOF超音速火焰喷涂系统,对45钢和旋耕刀表面喷涂厚约300μm的WC-Ni硬质涂层,利用显微硬度计、X射线衍射仪和场发射扫描电镜分别表征硬质涂层的硬度、相结构和表面形貌,以65Mn弹簧钢作为对比材料,利用湿砂橡胶轮磨损试验测试模拟土壤环境下旋耕刀具硬质涂层的磨料磨损性能。主要结论如下:(1)硬度测试结果得到45钢和旋耕刀表面喷涂WC–Ni硬质涂层硬度为1020HV0.3,厚度300μm;通过涂层物相分析,碳化钨硬质颗粒的相结构为WC相与少量WC _(1–X)相,粘结相镍为面心立方Ni相,碳化钨硬质颗粒大小为2~10μm,均匀致密,孔隙率为0.8%;旋耕刀表面喷涂硬质涂层厚度均匀致密,与45钢表面喷涂涂层质量和性能一致。(2)在湿砂橡胶轮磨损试验中,当随砂水比由3:1降至3:2、载荷由40N增至110N,WC–12Ni硬质涂层的磨损失重在53~80 mg范围波动,WC–10Ni磨损失重为35~76mg;WC–Ni硬质涂层的磨损为粘结剂磨损导致的硬质颗粒局部剥落以及硬质颗粒的微量磨损。(3)对比于旋耕刀用65Mn弹簧钢,WC–Ni硬质涂层磨损失重减少至少14倍以上,表明超音速火焰喷涂WC–Ni硬质涂层具有更加优良的耐磨损性能,可延长旋耕刀具等土壤工作部件的寿命。
【学位单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S222.3
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 碳化钨硬质涂层
        1.2.1 碳化钨硬质涂层特性
        1.2.2 碳化钨硬质涂层制备方法
        1.2.3 碳化钨硬质涂层应用
    1.3 超音速火焰喷涂技术及应用
        1.3.1 超音速火焰喷涂技术原理
        1.3.2 超音速火焰喷涂技术应用
    1.4 土壤磨料磨损评价方法原理与发展
        1.4.1 轮式磨损试验
        1.4.2 模拟台架试验
        1.4.3 土槽与田间试验
    1.5 主要研究内容与目的
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究目的
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 基体与对比材料
        2.1.2 喷涂粉末材料
        2.1.3 石英砂
    2.2 超音速火焰喷涂硬质合金涂层工艺
        2.2.1 超音速火焰喷涂装备
        2.2.2 超音速火焰喷涂工艺参数
        2.2.3 超音速火焰喷涂工艺步骤
    2.3 湿砂橡胶轮磨料磨损试验
        2.3.1 试验装置
        2.3.2 试验参数
        2.3.3 试验步骤
    2.4 表征方法
        2.4.1 表面形貌分析
        2.4.2 X射线衍射分析
        2.4.3 显微维氏硬度计
    2.5 本章小结
第三章 超音速火焰喷涂碳化钨硬质涂层特性
    3.1 碳化钨硬质涂层
        3.1.1 涂层孔隙率
        3.1.2 涂层相结构
        3.1.3 涂层表面形貌
        3.1.4 涂层力学性能
    3.2 旋耕刀具涂层
        3.2.1 横截面形貌
        3.2.2 力学性能
    3.3 本章小结
第四章 超音速火焰喷涂碳化钨硬质涂层磨料磨损性能
    4.1 碳化钨硬质涂层磨损曲线
        4.1.1 砂水比影响
        4.1.2 载荷影响
        4.1.3 磨料粒度影响
    4.2 碳化钨硬质涂层磨损表面形貌分析
        4.2.1 磨损表面宏观形貌
        4.2.2 砂水比影响
        4.2.3 载荷影响
        4.2.4 磨料粒度影响
    4.3 旋耕刀用65Mn弹簧钢的磨料磨损性能
        4.3.1 磨损曲线
        4.3.2 表面形貌
    4.4 讨论
        4.4.1 碳化钨硬质涂层磨料磨损机制
        4.4.2 碳化钨硬质涂层磨料磨损磨料性能对比分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

【参考文献】

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本文编号：2887763