Ili kuboresha upinzani wa kuvaa kwa sehemu zinazogusa udongo za mashine za kilimo, aloi ya juu ya entropy ya FeCoCrNiMn, aloi ya Fe90 na Ni60A. poda za aloi walichaguliwa kwa ajili ya utafiti linganishi. Mipako ya sugu ya kuvaa ilitayarishwa na teknolojia ya laser cladding na chuma cha 65Mn kama substrate, na utendaji wake wa kuvaa ulijaribiwa na mashine ya kupima msuguano na kuvaa. Matokeo yalionyesha kuwa mipako ya FeCoCrNiMn high entropy alloy ilikuwa na muundo mnene zaidi, nafaka rahisi, na hakuna misombo tata ya intermetallic iliundwa; usambazaji wa nafaka za muundo mdogo wa mipako ya aloi ya Ni60A na Fe90 ulikuwa na mpangilio. Hasara za kuvaa za substrate ya chuma ya 65Mn, aloi ya Ni60A, aloi ya Fe90 na mipako ya alloy ya juu ya FeCoCrNiMn ilikuwa 9, 4, 5 na 2 mg kwa mtiririko huo, na kupoteza kwa substrate ilikuwa kubwa zaidi kuliko ile ya mipako. Ugumu wa Vickers wa mipako ya alloy Fe90 na Ni60A ni 683.87 na 663.62 HV, na ugumu wa mipako ya alloy ya juu ya Fe-CoCrNiMn ni 635.81 HV, ambayo ni chini kidogo kuliko mipako mingine, lakini upinzani wake wa kuvaa ni nzuri.

Pamoja na maendeleo ya haraka ya mashine na vifaa vya kilimo, sehemu zinazogusa udongo za mashine za kilimo huathiriwa na uvaaji wa athari na kuvaa kwa msuguano wa abrasives kama vile udongo na mchanga kwa muda mrefu, ambayo inaweka mahitaji ya juu juu ya upinzani wa kuvaa kwa udongo wa jadi. - sehemu za mawasiliano. Miongoni mwa hatua mbalimbali za kupambana na kuvaa, ufunikaji wa laser na matibabu ya juu ya uso ulioshindwa wa sehemu za kugusa udongo ni njia mbili za kawaida za matibabu. Wote wawili hutumia vichungi tofauti kuyeyusha au kupasha joto nyenzo ya mipako katika hali ya kuyeyuka na kuifunika juu ya uso wa substrate, na hivyo kuboresha upinzani wa kuvaa kwa substrate. Nyenzo mbili za kawaida za mipako kwa sehemu zinazogusa udongo ni aloi za chuma na aloi za nikeli. Nyenzo zote mbili za mipako zinategemea kipengele cha alloy na kuboresha utendaji wa mipako kwa kuongeza vipengele vingine vinavyofaa. Kwa sasa, utafiti na matumizi ya kuboresha upinzani wa kuvaa kwa nyenzo za jadi za chuma zimekuwa karibu na kueneza, na nafasi ya utafiti inazidi kuwa ndogo na ndogo.

Aloi za juu za entropy zinajumuisha vipengele mbalimbali vya aloi na uwiano sawa wa atomiki, na awamu zaidi ya sare na rahisi ya ufumbuzi imara, inayoonyesha nguvu ya juu, upinzani wa kuvaa juu na upinzani mzuri wa kutu. Kwa kutumia poda ya aloi ya juu ya entropy ili kuandaa mipako inayostahimili kuvaa kwenye mashine za kilimo sehemu zinazogusa udongo, sehemu hizo zina upinzani wa juu wa kuvaa na zinaweza kupanua maisha yao ya huduma.

Teknolojia ya kufunika kwa laser hutumiwa kuandaa mipako, ambayo ina faida za mkusanyiko wa joto na eneo ndogo lililoathiriwa na joto. Muundo wa shirika unaozalishwa katika eneo la kutupwa pia ni tofauti na njia zingine za kufunika, kama vile utuaji wa elektroni, kunyunyiza kwa sumaku na kufunika kwa plasma. Wakati huo huo, teknolojia ya laser cladding hutumiwa kuandaa mipako, na miundo ya shirika ya amorphous huundwa katika shirika la mipako. Kwa sasa, kuna tafiti chache juu ya utumiaji wa vifaa vya mipako ya aloi ya juu ya entropy katika utayarishaji wa mipako isiyoweza kuvaa kwa sehemu zinazogusa udongo za mashine za kilimo. Katika karatasi hii, aloi ya Fe90, aloi ya Ni60A na mipako ya sugu ya aloi ya FeCoCrNiMn ya juu ya entropy ilitayarishwa juu ya uso wa chuma cha 65Mn kwa kutumia teknolojia ya kufunika laser. Sifa za msuguano na uvaaji wa mipako ya aloi ya juu ya entropy ililinganishwa na kusomwa, na sheria zao za tribolojia zilichunguzwa ili kutoa marejeleo ya upanuzi wa matumizi ya aloi za juu za entropy.

1 Vifaa vya majaribio na njia

1. 1 Maandalizi ya mipako
Sampuli ilitumia chuma cha chemchemi ya kaboni ya 65Mn kama nyenzo ya msingi, na ilikatwa katika sampuli za ukubwa wa 200 mm × 400 mm × 4 mm kwa kutumia mashine ya kukata metallographic. Sampuli ilisagwa na kung'arishwa kabla ya kufunikwa ili kuzuia safu ya oksidi, mafuta na uchafu mwingine kwenye uso wa sampuli kuathiri uthabiti wa kuunganisha kati ya mipako na sampuli. 80, 120, 220, 800, 1 000, 1 500 na 2 000 sandpaper ya grit ilitumika kwa kusaga kwa zamu. Sampuli iliyosafishwa ilisafishwa kwa njia ya usanifu katika ethanoli kwa muda wa dakika 5, na kuwekwa kwenye tanuri ya kukausha kwa nyuzi joto 105 ℃ kwa dakika 10, na kufungwa na kuhifadhiwa baada ya kukauka. Aloi ya Fe90, aloi ya Ni60A na poda ya aloi ya juu ya Entropy ya FeCoCrNiMn (ukubwa wa chembe ya 45 hadi 105 μm) zilichaguliwa kama nyenzo za safu ya kufunika. Muundo wa kemikali wa vifaa vya majaribio na poda umeonyeshwa katika Jedwali 1. Nguvu ya juu ya pato ya vifaa vya kufunika leza ya CW-CBW-8000G-91-20L ni 25,000 W. Jaribio linachukua mbinu ya kulisha poda ya mhimili mpana wa pembeni, argon. gesi ya kinga, na unene wa mipako ya kufunika ni 1 mm. Vigezo vya mchakato wa kufunika vinaonyeshwa kwenye Jedwali 2.

1.2 Tabia za mtihani
Chuma cha 65Mn ni sampuli ya S1, mipako ya aloi ya Ni60A ni sampuli ya S2, mipako ya aloi ya Fe90 ni sampuli ya S3, na mipako ya aloi ya juu ya FeCoCrNiMn ni sampuli ya S4. Suluhisho la etching ya metallographic ya sampuli S1 ni suluhisho la asidi ya nitriki 4% (asidi ya nitriki iliyojilimbikizia na ethanol isiyo na maji, uwiano wa kiasi ni 4: 100); ufumbuzi wa metallographic etching ya sampuli S2 ni shaba sulfate pentahydrate ufumbuzi (asidi hidrokloriki, maji na sulfate shaba, uwiano wa kiasi ni 10: 10: 1); ufumbuzi wa metallographic etching ya sampuli S3 na S4 ni 5% aqua regia (asidi hidrokloriki iliyokolea na asidi ya nitriki iliyokolea, uwiano wa kiasi ni 3: 1).

Muundo mdogo wa metallografia wa sampuli ulizingatiwa na darubini ya metali ya Leica DM4000M; ugumu wa uso na sehemu mtambuka wa sampuli ulipimwa kwa onyesho la dijiti la Jinan Times TMVS-1 Vickers tester ugumu; utendaji wa msuguano na uvaaji wa nyenzo uligunduliwa na msuguano wa mwisho wa uso wa mwisho na kijaribu cha kuvaa kinachodhibitiwa na kompyuta ndogo ya MMU-10; jozi ya msuguano wa pin-disc ilitumiwa kwa ajili ya mtihani, na mpira wa kusaga ulikuwa mpira wa kusaga wa ZrO2 na kipenyo cha 6 mm. Vigezo vya mtihani vilikuwa mzigo 50 N, kasi ya 80 r / min, na wakati wa msuguano 120 min; mofolojia ya kovu baada ya mtihani wa msuguano na uvaaji wa sampuli ilizingatiwa na darubini ya macho.

2 Matokeo ya mtihani na uchambuzi

2.1 Muundo wa metallografia wa mipako
Kielelezo cha 1 kinaonyesha mchoro wa muundo wa metali ya uso wa sampuli za S1, S2, S3 na S4. Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro 1a, muundo wa sampuli S1 unaundwa hasa na ferrite na pearlite iliyosambazwa katika umbo la gridi ya taifa. Inaweza kuonekana wazi kutoka kwa Mchoro 1b kwamba muundo mdogo wa mipako ya sampuli S2 ni dendrites na eutectics ya reticular, awamu ya shirika ni nzuri kiasi, na dendrites ni mbaya, na mashirika ya ukanda mrefu na yaliyofungwa yanazalishwa kwa njia isiyo ya kawaida. Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro 1c, muundo mdogo wa sehemu ya msalaba wa mipako ya sampuli ya S3 ni dendrites mbaya na sare, mashirika ya dendrite yaliyounganishwa, na idadi kubwa ya mvua za rangi nyepesi zinazong'aa. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1d, shirika la sehemu-mtambuka la mipako ya sampuli S4 ndilo mnene zaidi, linaloundwa hasa na fuwele zilizosawazishwa zilizosambazwa sawasawa, na mashimo yasiyo ya kawaida yanapigwa. Ikilinganisha mashirika hayo manne, saizi ya nafaka ya uso ya mipako ya S4 ni ndogo zaidi, nafaka ni mnene na sare, nafaka ni rahisi, na hakuna uundaji wa kiwanja cha intermetallic.

2. 2 Microhardness ya mipako
Kielelezo cha 2 ni kulinganisha kwa ugumu wa uso wa sampuli. Ugumu wa Vickers wa sampuli S1, S2, S3 na S4 ni takriban 234.02 HV, 683.87 HV, 663.62 HV na 635.51 HV mtawalia. Kielelezo cha 3 ni ulinganisho wa ugumu wa sehemu ya msalaba wa sampuli. Inaweza kuonekana kutoka kwa Mchoro wa 3 kwamba wastani wa ugumu wa Vickers wa mipako ya sampuli S2 na S3 ni mara 3 hadi 4 zaidi kuliko ile ya sampuli S1, ikionyesha kuwa ugumu wa mipako ya S2 na S3 ni ya juu na uangazaji wa metallurgy unaofunika. athari ni bora. Ugumu wa wastani wa Vickers wa uso wa mipako wa sampuli S4 ni chini kidogo kuliko ule wa sampuli S2 na S3. Hii ni kwa sababu wakati poda ya alloy ya juu ya FeCoCrNiMn inapoimarishwa kwa kasi, upotovu wa kimiani ni mdogo, na muundo wa kioo wa FCC unasababishwa na kutawanywa katika amorphous ya safu ya cladding, ambayo inaweza kutafakari kwa kiasi fulani kwamba FeCoCrNiMn high entropy alloy. mipako ina ugumu mzuri na ugumu wa chini.

2.3 Tabia za msuguano na uvaaji
2.3.1 Wastani wa mgawo wa msuguano
Kielelezo cha 4 ni wastani wa mgawo wa msuguano wa sampuli S1, S2, S3 na S4. Inaweza kuonekana kuwa katika halijoto ya kawaida, wastani wa mgawo wa msuguano wa uso wa sampuli S1 ni takriban 0.53, na mgawo wa wastani wa msuguano hubadilikabadilika zaidi katika dakika 20 za kwanza, kuongezeka hadi karibu 0.6; kadri muda unavyosonga, wastani wa mgawo wa msuguano huwa thabiti. Hii ni kwa sababu katika hatua ya awali ya msuguano kati ya sampuli ya S1 na ZrO2 ya kusaga mpira, kuna uchafu mwingi kati ya alama ya kuvaa na mpira wa kusaga, ambayo hutoa mkazo mkubwa wa kukata, na kusababisha kushuka kwa kasi kwa mgawo wa msuguano. Wastani wa vigawo vya msuguano wa sampuli S2, S3 na S4 ni takriban 0.38, 0.32 na 0.25. Usambazaji changamano wa chembe za awamu ngumu katika sampuli ya S2 husababisha wastani wa mgawo wa msuguano kubadilikabadilika kwa nguvu zaidi. Ugumu wa sampuli S3 na S4 ni ndogo sana kuliko ile ya ZrO2 ya kusaga mpira. Nyenzo ya aloi ya mipako yenye ugumu wa chini pia ina nguvu ya chini ya kukata, ambayo inafaa kwa kupunguza mgawo wa wastani wa msuguano wakati wa msuguano. Mikondo ya wastani ya mgawo wa msuguano wa sampuli za S3 na S4 kimsingi zina mwelekeo ule ule, ikidumisha salio thabiti kiasi. Miongoni mwao, mgawo wa wastani wa msuguano wa sampuli S4 ni wa chini kabisa, nguvu ya msuguano chini ya nguvu sawa ni ndogo zaidi, na shahada ya kuvaa ni ya chini zaidi. Hii ni kwa sababu sampuli ya S4 inapopozwa haraka, kuna chembe chache za awamu ya uchafu, uso wa mipako ni laini na una kasoro chache, na mguso wa mpira wa kusaga wa ZrO2 ni laini, bila mabadiliko ya dhahiri na makubwa.

2. 3. 2 Vaa kupunguza uzito
Data ya kupoteza uzito ya sampuli imeonyeshwa kwenye Mchoro 5. Upotezaji wa juu wa sampuli S1 ni 9 mg, na hasara za kuvaa kwa sampuli S2 na S3 ni 4 mg na 5 mg kwa mtiririko huo. Miongoni mwao, kupoteza kwa sampuli ya S4 ni ya chini kabisa, ambayo ni 2 mg. Hii ni kwa sababu mipako ya FeCoCrNiMn high entropy alloy ina awamu moja ya FCC, plastiki ya juu na ugumu mzuri. Chini ya athari ya upande wa msuguano wa mzigo wa 50 N, nyenzo za aloi ya FeCoCrNiMn ya juu ya entropy inaweza kunyonya kiasi kikubwa cha nishati, si rahisi kuunda ngozi ya uchovu, na ina upinzani mzuri wa kuvaa.

2.3.3 Uchambuzi wa mofolojia ya Vaa
Mchoro wa 6 unaonyesha muundo wa makovu ya sampuli nne zilizozingatiwa chini ya hali sawa za majaribio baada ya dakika 120 za kuvaa. Kama inavyoonekana kutoka kwenye Mchoro 6a, S1 ina deformation kali ya plastiki kutokana na ugumu wake wa chini kwa ujumla, uso wa concave wa kovu la kuvaa ni mbaya, kuna eneo kubwa la safu ya kuunganisha, na delamination hutokea. Kama inavyoonekana kutoka kwenye Mchoro 6b, uso wa mipako wa sampuli S2 husambazwa isivyo kawaida na misombo nyeupe yenye umbo la duara, ambayo huongeza ugumu wa mipako, ikifuatana na makovu dhahiri ya kuvaa na mifereji ya unidirectional. Ugumu wa uso wa kupaka wa sampuli S3 ndio wa juu zaidi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6c, upana wa kovu ni finyu, na vijiti kwenye uso wa kupaka ni vifupi. Kinyume chake, katika Mchoro 6d, grooves ya mipako ya sampuli S4 ni laini sana, ambayo ni kutokana na muundo sare wa safu ya cladding, nafaka nzuri, na upinzani mzuri wa kuvaa; kuna matundu ya wazi yasiyo ya kawaida kwenye grooves, ambayo inaweza kusababishwa na poda ya aloi ya juu ya entropy kuchanganywa na gesi katika hali ya kuyeyuka chini ya joto la juu la boriti ya laser, na gesi inayotoka wakati sampuli imepozwa na kuunda pores. .

Chini ya hali sawa za mtihani, upana wa upana wa kovu la kuvaa mtihani, kupoteza uzito mkubwa zaidi. Kwa kulinganisha upunguzaji wa uzito wa sampuli tofauti kwenye Mchoro 5, inaweza kuonekana kuwa uhusiano kati ya saizi ya kovu ya sampuli ya kuvaa ni S1> S3> S2> S4. Hii inaendana na matokeo ya majaribio ya kupunguza uzito yaliyoonyeshwa kwenye Mchoro 5.

Hitimisho

1) Njia ya juu ya FeCoCrNiMn mipako ya alloy ina muundo mnene zaidi na saizi ndogo ya nafaka, wakati usambazaji wa nafaka wa muundo wa microstructure wa mipako ya aloi ya Ni60A na Fe90 ni ya machafuko zaidi. Mipako ya aloi ya juu ya entropy ya FeCoCrNiMn ina muundo rahisi wa nafaka na hakuna misombo tata ya intermetallic inayoundwa.

2) Ugumu wa Vickers wa aloi ya Ni60A, aloi ya Fe90 na mipako ya aloi ya juu ya FeCoCrNiMn ni takriban 683.87, 663.62 na 635.51 HV, ambayo ni ya juu zaidi kuliko ugumu wa Vickers wa substrate (234.02 HV). Thamani ya ugumu wa mipako ya alloy ya juu ya Fe-CoCrNiMn ni chini kidogo kuliko ile ya alloy ya Ni60A na mipako ya alloy Fe90, ambayo haiathiri upinzani wake wa kuvaa.

3) Hasara za kuvaa za substrate ya chuma ya 65Mn, aloi ya Ni60A, aloi ya Fe90 na mipako ya alloy ya juu ya Fe-CoCrNiMn ni 9, 4, 5 na 2 mg kwa mtiririko huo. Kovu la kuvaa la mipako ya aloi ya juu ya FeCoCrNiMn ndiyo laini zaidi, yenye kina kirefu cha kovu, upotezaji wa nyenzo ndogo na upinzani wa juu zaidi wa kuvaa.