一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用，属于农机加工技术领域。为解决现有农机具触土部件耐磨层不易与农机具表面结合的问题，本发明专利技术提供了一种铁基合金粉末及采用等离子喷焊方法利用该铁基合金粉末制备棱纹型仿生减阻耐磨结构的方法，所制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，将其应用于农机具触土部件表面时两条棱纹的间距为5～12.5mm。本发明专利技术铁基合金粉末在等离子喷焊过程中合金体系和基体金属化合物的溶解性得到大幅提高，从而增强了铁基合金粉末与基体的结合力，解决了农机具表面与耐磨层不易结合，易断裂的问题，能够有效提升农机具触土部件表面的耐磨和减阻性能。农机具触土部件表面的耐磨和减阻性能。农机具触土部件表面的耐磨和减阻性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于农机加工
，尤其涉及一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在现代化农业生产中，农业机械被广泛使用，农业机械化的发展给农业生产带来了巨大改变，因而农业机械化作业的稳定性和可靠性显得尤为重要。影响农业机械的稳定性和可靠性的因素有很多，其中主要问题在于农机具使用过程中的农业机械部件的磨损较为严重。调查显示每年因农业机械部件失效所引起的农机故障情况约占50％，而其中农业机械触土部件发生磨损失效和断裂失效，约占农机部件失效的80％，因此如何提高农机具触土部件的耐磨问题对于农业机械化发展起着关键性的作用。
[0003]农机具触土部件在土壤中磨损形式主要为磨料磨损，农机零件中犁铧、耙片、深松铲、开沟器、旋耕机刀片等破碎土壤的刀具，其磨损主要是刀刃切入土壤和破碎土块时受到石块、砂粒等硬磨粒的强烈磨损。针对农机具触土部件表面的这一磨损机理的耐磨处理工艺，国内外现有以下处理方法。一方面是增材处理方法，即在农机具表面形成一种耐磨层，例如：堆焊、熔覆、热喷涂技术等，可以实现增强农机具触土部件的耐磨性能。但其主要缺点是农机具表面与耐磨层不易结合，易断裂，并且操作复杂，成本高等。另一方面是仿生表面处理技术，其主要根据自然界中动植物适应生存所进化出具有特殊功能的器官和体表结构来对于材料表面进行仿生处理。仿生表面主要可以使农机具触土部件表面实现减小土壤的粘附性，降低土壤阻力的功能，从而增加其耐磨性能。但其主要加工成型方法大多为机械加工、化学加工方法等，具有加工复杂，成本高等缺点。

技术实现思路

[0004]为解决现有农机具触土部件耐磨层不易与农机具表面结合、易断裂的问题，本专利技术提供了一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种铁基合金粉末，包含质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr元素。
[0007]进一步的，铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
[0008]一种棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，结合仿生扇贝表面棱纹型几何结构，以铁基合金粉末为原料，采用等离子喷焊方法按照棱纹型仿生减阻耐磨结构尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构；所述铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
[0009]进一步的，待喷焊表面在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
[0010]进一步的，所述铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用。
[0011]进一步的，所述等离子喷焊方法中，输入电源为AC220V，离子气流量为0.2～0.3L/min，送粉气流量为0.2～0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，所述送粉器送粉量为10～50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
[0012]一种本专利技术棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法所制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构，所述棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材的接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处高为1.3mm。
[0013]一种本专利技术棱纹型仿生减阻耐磨结构在农机具触土部件表面的应用，所述农机具触土部件表面的棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹单体分布间距为5～12.5mm。
[0014]进一步的，所述农机具触土部件表面的棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹单体分布间距为7.5mm。
[0015]进一步的，所述农机具触土部件包括深松铲铲臂。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术提供的铁基合金焊层因特殊的配比和晶体结构而具有耐冲击、耐磨和腐蚀性好的特性，在等离子喷焊过程中合金体系和基体金属化合物的溶解性得到大幅提高，从而增强了铁基合金与基体的结合力。将其应用于农机具触土部件表面能够解决传统增材处理方法中农机具表面与耐磨层不易结合，易断裂的问题。
[0018]本专利技术提供的棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，将仿生表面技术与等离子喷焊技术相结合，通过调整等离子喷焊参数，使铁基合金粉末在喷焊过程中充分融化，增强了仿生减阻耐磨结构与基体的结合强度。仿生扇贝获得的截面为圆弧的棱纹型结构能够改变物料颗粒与接触面的接触状态，使物料颗粒由与传统平面接触面的滑动接触转变为与棱纹型结构的滚动接触，减轻了物料对接触表面的磨损。本专利技术制备方法相比与现有仿生表面处理技术具有操作简单，加工效率高、成本低、效果好的优点。
[0019]将本专利技术制备方法制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构应用于农机具触土部件表面的耐磨处理，能够有效提升农机具触土部件表面的耐磨和减阻性能，解决了农机具触土部件作为易损件使用寿命短的问题，降低了包括深松铲铲臂在内的触土部件的失效率，进而降低了环境破坏和经济损失，具有良好的市场应用前景。
附图说明
[0020]图1为实施例10在深松铲铲臂表面制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构的结构示意图；
[0021]图2为图1深松铲铲臂表面棱纹型仿生减阻耐磨结构的局部放大图；
[0022]图中1为深松铲铲臂；2为棱纹型仿生减阻耐磨结构；3为深松铲铲臂基材表面。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本专利技术实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本专利技术实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0024]实施例1
[0025]本实施例提供了一种铁基合金粉末，包括质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr元素。
[0026]本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
[0027]实施例2
[0028]本实施例提供了一种棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，结合仿生扇贝表面棱纹型几何结构，以铁基合金粉末为原料，采用等离子喷焊方法按照棱纹型仿生减阻耐磨结构尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构。
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基合金粉末，其特征在于，包含质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr元素。2.根据权利要求1所述一种铁基合金粉末，其特征在于，铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。3.一种棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，其特征在于，结合仿生扇贝表面棱纹型几何结构，以铁基合金粉末为原料，采用等离子喷焊方法按照棱纹型仿生减阻耐磨结构尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构；所述铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。4.根据权利要求3所述一种棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，其特征在于，待喷焊表面在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。5.根据权利要求3或4所述一种棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，其特征在于，所述铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔佳鹏，刘建峰，王晨臣，李庆达，王洪涛，高威，马余雷，
申请(专利权)人：黑龙江八一农垦大学，
类型：发明
国别省市：