Kənd təsərrüfatı maşınlarının torpaqla təmasda olan hissələrinin aşınma müqavimətini artırmaq üçün FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərintisi, Fe90 ərintisi və Ni60A ərinti tozları müqayisəli tədqiqat üçün seçilmişdir. Aşınmaya davamlı örtük tərəfindən hazırlanmışdır lazer örtük texnologiyası substrat kimi 65Mn poladdan istifadə edilmişdir və onun aşınma performansı sürtünmə və aşınma sınaq maşını ilə sınaqdan keçirilmişdir. Nəticələr göstərdi ki, FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüyü ən sıx quruluşa, nisbətən sadə dənələrə malikdir və mürəkkəb intermetal birləşmələr əmələ gəlməmişdir; Ni60A və Fe90 ərintisi örtüklərinin mikrostruktur taxıl paylanması nisbətən nizamsız idi. 65Mn polad substratın, Ni60A ərintisi, Fe90 ərintisi və FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün aşınma itkiləri müvafiq olaraq 9, 4, 5 və 2 mq idi və substratın aşınma itkisi örtükdən daha çox idi. Fe90 və Ni60A ərintisi örtüklərinin Vickers sərtliyi 683.87 və 663.62 HV, Fe-CoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün sərtliyi isə 635.81 HV-dir ki, bu da digər örtüklərdən bir qədər aşağıdır, lakin onun aşınma müqaviməti yaxşıdır.

Kənd təsərrüfatı maşın və avadanlıqlarının sürətli inkişafı ilə kənd təsərrüfatı maşınlarının torpaqla təmasda olan hissələri uzun müddət torpaq və qum kimi aşındırıcı maddələrin təsir aşınması və sürtünmə aşınmasından təsirlənir və bu, ənənəvi torpağın aşınma müqavimətinə daha yüksək tələblər qoyur. - təmas hissələri. Müxtəlif aşınmaya qarşı tədbirlər arasında, torpaqla təmasda olan hissələrin uğursuz səthinin lazerlə örtülməsi və səthlə işlənməsi tez-tez istifadə olunan iki müalicə üsuludur. Onların hər ikisi örtük materialını əritmək və ya qızdırmaq üçün yarı ərimiş vəziyyətə gətirmək və substratın səthinə örtmək üçün müxtəlif dolduruculardan istifadə edir və bununla da substratın aşınma müqavimətini artırır. Torpaqla təmasda olan hissələr üçün ən çox yayılmış iki örtük materialı dəmir əsaslı ərintilər və nikel əsaslı ərintilərdir. Hər iki örtük materialı ərinti elementinə əsaslanır və digər uyğun elementləri əlavə etməklə örtük performansını yaxşılaşdırır. Hal-hazırda, ənənəvi metal materialların aşınma müqavimətinin yaxşılaşdırılmasının tədqiqi və tətbiqi doyma səviyyəsinə yaxın olmuşdur və tədqiqat üçün yer getdikcə daha kiçik olur.

Yüksək entropiyalı ərintilər, yüksək möhkəmlik, yüksək aşınma müqaviməti və yaxşı korroziyaya davamlılıq göstərən daha vahid və sadə bərk məhlul fazalarına malik, oxşar atom nisbətlərinə malik müxtəlif alaşımlı elementlərdən ibarətdir. Kənd təsərrüfatı maşınlarının torpaqla təmasda olan hissələrinə aşınmaya davamlı örtüklər hazırlamaq üçün yüksək entropiyalı xəlitəli tozdan istifadə edərək, hissələr yüksək aşınma müqavimətinə malikdir və onların xidmət müddətini daha da uzada bilər.

İstilik konsentrasiyası və kiçik istilik təsir zonası üstünlükləri olan örtüklərin hazırlanması üçün lazer örtük texnologiyasından istifadə olunur. Döküm sahəsində istehsal olunan təşkilati quruluş da elektroqığılcım çökdürmə, maqnetron püskürtmə və plazma üzlük kimi digər örtük üsullarından fərqlidir. Eyni zamanda örtüklərin hazırlanmasında lazer üzlük texnologiyasından istifadə edilir və örtük təşkilatında amorf təşkilati strukturlar formalaşır. Hazırda kənd təsərrüfatı maşınlarının torpaqla təmasda olan hissələri üçün aşınmaya davamlı örtüklərin hazırlanmasında yüksək entropiyalı ərinti örtük materiallarının tətbiqi ilə bağlı tədqiqatlar azdır. Bu yazıda lazer örtük texnologiyasından istifadə etməklə 90Mn poladın səthində Fe60 ərintisi, Ni65A ərintisi və FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərintili aşınmaya davamlı örtüklər hazırlanmışdır. Yüksək entropiyalı ərintilərin tətbiqi genişlənməsi üçün istinad təmin etmək üçün yüksək entropiyalı ərinti örtüklərinin sürtünmə və aşınma xüsusiyyətləri müqayisə edilmiş və tədqiq edilmiş və onların triboloji qanunları tədqiq edilmişdir.

1 Təcrübə materialları və üsulları

1. 1 Kaplamanın hazırlanması
Nümunə əsas material kimi 65Mn yüksək karbon yaylı poladdan istifadə etdi və metaloqrafik kəsici maşından istifadə edərək 200 mm × 400 mm × 4 mm ölçülü nümunələrə kəsildi. Nümunə səthindəki oksid qatının, yağın və digər çirklərin örtük və nümunə arasında bağlanma gücünə təsir etməməsi üçün üzlükdən əvvəl üyüdülmüş və cilalanmışdır. Taşlama üçün növbə ilə 80, 120, 220, 800, 1, 000 və 1 zımpara istifadə edilmişdir. Cilalanmış nümunə etanolda 500 dəqiqə ultrasəslə təmizləndi, 2 dəqiqə ərzində 000 ℃ temperaturda qurutma sobasına qoyuldu və qurudulduqdan sonra möhürləndi və saxlandı. Fe5 ərintisi, Ni105A ərintisi və FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı xəlitəli toz (hissəcik ölçüsü 10-90 μm) örtük təbəqəsi materialları kimi seçilmişdir. Test materiallarının və tozların kimyəvi tərkibi Cədvəl 60-də göstərilmişdir. CW-CBW-45G-105-1L lazer üzlük avadanlığının maksimum çıxış gücü 8000 Vt-dir. Test yan oxlu genişzolaqlı toz qidalandırma metodunu, arqonu qəbul edir. qoruyucu qaz və üzlük örtüyünün qalınlığı 91 mm-dir. Üzlükləmə prosesinin parametrləri Cədvəl 20-də göstərilmişdir.

1.2 Test xarakteristikası
65Mn polad nümunə S1, Ni60A ərintisi örtük nümunə S2, Fe90 ərintisi örtük S3 nümunəsi və FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtük S4 nümunəsidir. S1 nümunəsinin metalloqrafik aşındırma məhlulu 4% nitrat turşusu məhluludur (konsentratlı azot turşusu və susuz etanol, həcm nisbəti 4:100); S2 nümunəsinin metalloqrafik aşındırma məhlulu mis sulfat pentahidrat məhluludur (xlorid turşusu, su və mis sulfat, həcm nisbəti 10: 10: 1); S3 və S4 nümunələrinin metalloqrafik aşındırma məhlulu 5% aqua regiadır (konsentratlı xlor turşusu və konsentratlı azot turşusu, həcm nisbəti 3:1).

Nümunənin metalloqrafik mikrostrukturu Leica DM4000M metalloqrafik mikroskopu ilə müşahidə edilmişdir; nümunənin səthi və en kəsiyinin sərtliyi Jinan Times TMVS-1 rəqəmsal displey Vickers sərtlik test cihazı ilə ölçüldü; materialın sürtünmə və aşınma performansı MMU-10 mikrokompüter tərəfindən idarə olunan uç üz sürtünmə və aşınma test cihazı tərəfindən aşkar edilmişdir; sınaq üçün pin-disk sürtünmə cütü istifadə edildi və daşlama topu 2 mm diametrli ZrO6 daşlama topu idi. Test parametrləri yük 50 N, sürət 80 r/dəq və sürtünmə müddəti 120 dəqiqə idi; Nümunənin sürtünmə və aşınma sınağından sonra aşınma çapıqlarının morfologiyası optik mikroskopla müşahidə edilmişdir.

2 Test nəticələri və təhlili

2.1 Örtünün metalloqrafik quruluşu
Şəkil 1-də S1, S2, S3 və S4 nümunələrinin səthi metalloqrafik struktur diaqramı göstərilir. Şəkil 1a-da göstərildiyi kimi, S1 nümunəsinin strukturu əsasən tor şəklində paylanmış ferrit və perlitdən ibarətdir. Şəkil 1b-dən aydın görmək olar ki, S2 nümunəsinin örtüyünün mikrostrukturu dendritlər və retikulyar evtektikadır, təşkilatlanma mərhələsi nisbətən incə, dendritlər isə nisbətən qarışıqdır, uzun zolaqlı və bloklu təşkilatlar nizamsız şəkildə əmələ gəlir. Şəkil 1c-də göstərildiyi kimi, S3 nümunəsinin örtüyünün en kəsiyinin mikrostrukturunu qaba və vahid dendritlər, bir-birinə qarışmış dendrit təşkilatları və çoxlu sayda açıq rəngli parlaq dənəvər çöküntülər təşkil edir. Şəkil 1d-də göstərildiyi kimi, S4 nümunəsinin örtüyünün kəsikli təşkili ən sıxdır, əsasən bərabər paylanmış bərabər oxlu kristallardan ibarətdir və qeyri-müntəzəm dəliklər çökür. Dörd təşkilatı müqayisə etdikdə, S4 örtüyünün səthi taxıl ölçüsü ən kiçikdir, taxıllar sıx və vahiddir, taxıllar nisbətən sadədir və mürəkkəb intermetal birləşmə əmələ gəlməsi yoxdur.

2. 2 Kaplamanın mikrosərtliyi
Şəkil 2 nümunələrin səthinin mikrosərtliyinin müqayisəsidir. S1, S2, S3 və S4 nümunələrinin Vickers sərtliyi müvafiq olaraq təxminən 234.02 HV, 683.87 HV, 663.62 HV və 635.51 HV-dir. Şəkil 3 nümunələrin en kəsiyi mikrosərtliyinin müqayisəsidir. Şəkil 3-dən görünür ki, S2 və S3 nümunələrinin örtüklərinin orta Vikers sərtliyi S3 nümunəsininkindən 4-1 dəfə yüksəkdir, bu, S2 və S3 örtüklərinin sərtliyinin daha yüksək olduğunu və üzlük metallurgiyasının kristallaşmasını göstərir. təsiri daha yaxşıdır. S4 nümunəsinin örtük səthinin orta Vickers sərtliyi S2 və S3 nümunələrindən bir qədər aşağıdır. Bunun səbəbi, FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti tozunun sürətlə bərkidildiyi zaman qəfəs təhrifinin kiçik olması və FCC kristal quruluşu, FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərintinin müəyyən dərəcədə əks etdirə bilən örtük təbəqəsinin amorfunda çökür və dağılır. örtük yaxşı möhkəmliyə və aşağı sərtliyə malikdir.

2.3 Sürtünmə və aşınma xüsusiyyətləri
2.3.1 Orta sürtünmə əmsalı
Şəkil 4 S1, S2, S3 və S4 nümunələrinin orta sürtünmə əmsalı əyrisidir. Görünür ki, otaq temperaturunda nümunə S1 səthinin orta sürtünmə əmsalı təqribən 0.53-ə bərabərdir və orta sürtünmə əmsalı ilk 20 dəqiqə ərzində ən çox tərəddüd edir, təxminən 0.6-ya yüksəlir; zaman keçdikcə orta sürtünmə əmsalı sabit olmağa meyllidir. Bunun səbəbi, nümunə S1 və ZrO2 daşlama kürəyi arasında sürtünmənin ilkin mərhələsində aşınma işarəsi ilə daşlama topu arasında çoxlu aşınma zibilinin olmasıdır ki, bu da böyük kəsmə gərginliyi yaradır və nəticədə sürtünmə əmsalının kəskin dəyişməsi baş verir. S2, S3 və S4 nümunələrinin orta sürtünmə əmsalları təxminən 0.38, 0.32 və 0.25-dir. S2 nümunəsində sərt faza hissəciklərinin kompleks paylanması orta sürtünmə əmsalı əyrisinin daha şiddətli dalğalanmasına səbəb olur. S3 və S4 nümunələrinin sərtliyi ZrO2 daşlama topunun sərtliyindən xeyli kiçikdir. Daha az sərtliyə malik olan örtük ərintisi materialı da aşağı kəsmə gücünə malikdir, bu da sürtünmə zamanı orta sürtünmə əmsalını azaltmağa kömək edir. S3 və S4 nümunələrinin orta sürtünmə əmsalı əyriləri nisbətən sabit dinamik tarazlığı saxlayaraq, əsasən eyni tendensiyaya malikdir. Onların arasında S4 nümunəsinin orta sürtünmə əmsalı ən aşağı, eyni qüvvə altında sürtünmə qüvvəsi ən kiçik, aşınma dərəcəsi isə ən aşağıdır. Bunun səbəbi, S4 nümunəsi sürətlə soyuduqda, daha az çirkli faza hissəcikləri var, örtük səthi daha hamar və daha az qüsurlara malikdir və ZrO2 daşlama topu ilə təmas daha hamar, aşkar və kəskin dalğalanmalar olmadan olur.

2. 3. 2 Arıqlamaq üçün geyin
Nümunələrin aşınma çəkisinin itirilməsi məlumatları Şəkil 5-də göstərilmişdir. S1 nümunəsinin maksimum aşınma itkisi 9 mq, S2 və S3 nümunələrinin aşınma itkiləri isə müvafiq olaraq 4 mq və 5 mq təşkil edir. Onların arasında S4 nümunəsinin aşınma itkisi ən aşağıdır ki, bu da 2 mqdir. Bunun səbəbi FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün tək FCC fazasına, yüksək plastikliyə və yaxşı möhkəmliyə malik olmasıdır. 50 N yükün sürtünmə yan təsiri altında FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti materialı böyük miqdarda enerji udmaq qabiliyyətinə malikdir, yorğunluq qabığının əmələ gəlməsi asan deyil və yaxşı aşınma müqavimətinə malikdir.

2.3.3 Aşınma morfologiyasının təhlili
Şəkil 6, 120 dəqiqəlik aşınmadan sonra eyni sınaq şəraitində müşahidə edilən dörd nümunənin aşınma çapıqlarının morfologiyasını göstərir. Şəkil 6a-dan göründüyü kimi, S1 aşağı ümumi sərtliyinə görə ciddi plastik deformasiyaya malikdir, aşınma çapığının konkav səthi kobuddur, böyük bir yapışdırıcı təbəqə sahəsi var və delaminasiya baş verir. Şəkil 6b-dən göründüyü kimi, S2 nümunəsinin örtük səthi qeyri-müntəzəm olaraq elliptik nöqtə formalı ağ birləşmələrlə paylanmışdır ki, bu da örtüyün sərtliyini artırır, açıq-aşkar aşınma çapıqları və bir istiqamətli şırımlarla müşayiət olunur. S3 nümunəsinin örtük səthinin sərtliyi ən yüksəkdir, Şəkil 6c-də göstərildiyi kimi, aşınma çapıqlarının eni dar, örtük səthindəki yivlər isə dayazdır. Bunun əksinə olaraq, Şəkil 6d-də S4 nümunəsinin örtüyünün yivləri çox hamardır, bu, üzlük təbəqəsinin vahid quruluşu, incə dənələri və yaxşı aşınma müqaviməti ilə bağlıdır; yivlərdə aşkar qeyri-müntəzəm məsamələr var ki, bu da lazer şüasının yüksək temperaturu altında ərimiş vəziyyətdə olan yüksək entropiyalı ərinti tozunun qazla qarışması və nümunə soyuduqda məsamələr əmələ gətirmək üçün qazın fışqırması nəticəsində yarana bilər. .

Eyni sınaq şərtləri altında, test aşınma çapığının eni nə qədər böyük olarsa, aşınma çəki itkisi bir o qədər çox olar. Şəkil 5-də müxtəlif nümunələrin çəki itkisini müqayisə edərək, nümunənin aşınma çapığının ölçüsü arasında əlaqənin S1> S3> S2> S4 olduğunu görmək olar. Bu, Şəkil 5-də göstərilən aşınma çəkisinin itirilməsinin sınaq nəticələrinə uyğundur.

Nəticə

1) FeCoCrNiMn yüksək entropiyası ərinti örtük ən sıx quruluşa və ən kiçik taxıl ölçüsünə malikdir, Ni60A və Fe90 ərintisi örtüklərinin mikro struktur taxıl paylanması isə daha xaotikdir. FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüyü nisbətən sadə taxıl quruluşuna malikdir və mürəkkəb intermetal birləşmələr əmələ gəlmir.

2) Ni60A ərintisi, Fe90 ərintisi və FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüklərinin Vickers sərtliyi təqribən 683.87, 663.62 və 635.51 HV təşkil edir ki, bu da substratın Vickers sərtliyindən (234.02 HV) əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir. Fe-CoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün sərtlik dəyəri Ni60A ərintisi və Fe90 ərintisi örtüklərindən bir qədər aşağıdır, bu da onun aşınma müqavimətinə təsir göstərmir.

3) 65Mn polad substratın, Ni60A ərintisi, Fe90 ərintisi və Fe-CoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün aşınma itkiləri müvafiq olaraq 9, 4, 5 və 2 mq-dır. FeCoCrNiMn yüksək entropiyalı ərinti örtüyünün aşınma izi ən hamardır, dayaz aşınma çapıq dərinliyi, kiçik material itkisi və ən yüksək aşınma müqaviməti ilə.