Qishloq xo'jaligi texnikasining tuproq bilan aloqa qiladigan qismlarining aşınmaya bardoshliligini oshirish uchun FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma, Fe90 qotishmasi va Ni60A qotishma kukunlari qiyosiy tadqiqot uchun tanlab olindi. Aşınmaya bardoshli qoplama tomonidan tayyorlangan lazerli qoplama texnologiyasi substrat sifatida 65Mn po'latdan iborat bo'lib, uning aşınma ko'rsatkichlari ishqalanish va aşınma sinov mashinasi tomonidan sinovdan o'tkazildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasi eng zich tuzilishga ega, nisbatan oddiy donalar va murakkab intermetalik birikmalar hosil bo'lmagan; Ni60A va Fe90 qotishma qoplamalarining mikro tuzilishi don taqsimoti nisbatan tartibsiz edi. 65Mn po'lat substrat, Ni60A qotishmasi, Fe90 qotishmasi va FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasining aşınma yo'qotishlari mos ravishda 9, 4, 5 va 2 mg ni tashkil etdi va substratning aşınma yo'qotilishi qoplamaga qaraganda ancha katta edi. Fe90 va Ni60A qotishma qoplamalarining Vickers qattiqligi 683.87 va 663.62 HV, Fe-CoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasining qattiqligi 635.81 HV ni tashkil qiladi, bu boshqa qoplamalarga qaraganda bir oz pastroq, lekin uning aşınma qarshiligi yaxshi.

Qishloq xo'jaligi texnikasi va jihozlarining jadal rivojlanishi bilan qishloq xo'jaligi texnikasining tuproq bilan aloqa qiladigan qismlari uzoq vaqt davomida tuproq va qum kabi abraziv moddalarning zarba aşınması va ishqalanish aşınmasına ta'sir qiladi, bu esa an'anaviy tuproq bilan aloqa qiladigan qismlarning aşınma qarshiligiga yuqori talablarni qo'yadi. Aşınmaya qarshi turli xil chora-tadbirlar orasida lazer qoplamasi va tuproq bilan aloqa qiladigan qismlarning ishlamay qolgan yuzasiga ishlov berish ikkita tez-tez ishlatiladigan davolash usuli hisoblanadi. Ularning ikkalasi ham qoplama materialini eritish yoki qizdirish uchun yarim eritilgan holatga keltirish va uni taglik yuzasiga yopish uchun turli xil plomba moddalaridan foydalanadi va shu bilan substratning aşınma qarshiligini yaxshilaydi. Tuproq bilan aloqa qiladigan qismlar uchun ikkita eng keng tarqalgan qoplama materiallari temir asosidagi qotishmalar va nikel asosidagi qotishmalardir. Ikkala qoplama materiallari ham qotishma elementga asoslangan va boshqa tegishli elementlarni qo'shish orqali qoplama ish faoliyatini yaxshilaydi. Hozirgi vaqtda an'anaviy metall materiallarning aşınma qarshiligini yaxshilashni tadqiq qilish va qo'llash to'yinganlikka yaqin bo'lib, tadqiqot uchun joy tobora kichikroq bo'lib bormoqda.

Yuqori entropiyali qotishmalar o'xshash atom nisbatlariga ega bo'lgan turli xil qotishma elementlardan iborat bo'lib, ular bir xil va oddiy qattiq eritma fazalariga ega bo'lib, yuqori quvvat, yuqori aşınma qarshilik va yaxshi korroziyaga chidamliligini ko'rsatadi. Qishloq xo'jaligi texnikasining tuproq bilan aloqa qiladigan qismlarida aşınmaya bardoshli qoplamalar tayyorlash uchun yuqori entropiyali qotishma kukunidan foydalangan holda, qismlar yuqori aşınma qarshilikka ega va xizmat muddatini yanada uzaytirishi mumkin.

Lazerli qoplama texnologiyasi qoplamalarni tayyorlash uchun ishlatiladi, bu issiqlik konsentratsiyasi va kichik issiqlik ta'sir zonasining afzalliklariga ega. Quyma sohasida ishlab chiqarilgan tashkiliy tuzilma, shuningdek, boshqa qoplama usullaridan, masalan, elektrosparkni cho'ktirish, magnetronli püskürtme va plazma qoplamasidan farq qiladi. Shu bilan birga, qoplamalarni tayyorlash uchun lazerli qoplama texnologiyasi qo'llaniladi va qoplamani tashkil qilishda amorf tashkiliy tuzilmalar shakllanadi. Hozirgi vaqtda qishloq xo'jaligi texnikasining tuproq bilan aloqa qiladigan qismlari uchun aşınmaya bardoshli qoplamalar tayyorlashda yuqori entropiyali qotishma qoplama materiallarini qo'llash bo'yicha bir nechta tadqiqotlar mavjud. Ushbu maqolada lazerli qoplama texnologiyasidan foydalangan holda 90Mn po'lat yuzasida Fe60 qotishmasi, Ni65A qotishmasi va FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma aşınmaya bardoshli qoplamalar tayyorlangan. Yuqori entropiyali qotishma qoplamalarining ishqalanish va aşınma xususiyatlari solishtirildi va o'rganildi va ularning tribologik qonunlari yuqori entropiyali qotishmalarning qo'llanilishini kengaytirish uchun ma'lumotnoma berish uchun o'rganildi.

1 Eksperimental materiallar va usullar

1. 1 Qoplama tayyorlash
Namuna asosiy material sifatida 65Mn yuqori uglerodli bahor po'latidan foydalangan va metallografik kesish mashinasi yordamida 200 mm × 400 mm × 4 mm o'lchamdagi namunalarga kesilgan. Namuna sirtidagi oksid qatlami, moy va boshqa aralashmalar qoplama va namuna o'rtasidagi bog'lanish kuchiga ta'sir qilmasligi uchun qoplamadan oldin namuna maydalangan va parlatilgan. O'z navbatida silliqlash uchun 80, 120, 220, 800, 1 000, 1 500 va 2 000 qumli zımpara ishlatilgan. Sayqallangan namuna 5 daqiqa davomida etanolda ultratovushli tozalandi, 105 daqiqa davomida 10 ℃ da quritadigan pechga qo'yildi va quritgandan keyin yopiladi va saqlanadi. Qoplama qatlami materiallari sifatida Fe90 qotishmasi, Ni60A qotishmasi va FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma kukuni (zarrachalar hajmi 45 dan 105 mkm gacha) tanlangan. Sinov materiallari va kukunlarning kimyoviy tarkibi 1-jadvalda ko'rsatilgan. CW-CBW-8000G-91-20L lazerli qoplama uskunasining maksimal chiqish quvvati 25,000 1 Vt. Sinov yon o'qi keng polosali changni oziqlantirish usulini, argon himoya gazini qabul qiladi va qoplama qoplamasining qalinligi 2 mm. Qoplama jarayonining parametrlari XNUMX-jadvalda keltirilgan.

1.2 Test tavsifi
65Mn po'lat S1 namunasi, Ni60A qotishma qoplamasi S2 namunasi, Fe90 qotishma qoplamasi S3 namunasi va FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasi S4 namunasidir. S1 namunasining metallografik qirqish eritmasi 4% nitrat kislota eritmasi (konsentrlangan nitrat kislota va suvsiz etanol, hajm nisbati 4: 100); S2 namunasining metallografik qirqish eritmasi mis sulfat pentahidrat eritmasi (xlorid kislotasi, suv va mis sulfat, hajm nisbati 10: 10: 1); S3 va S4 namunalarining metallografik qirqish eritmasi 5% aqua regia (konsentrlangan xlorid kislota va konsentrlangan nitrat kislota, hajm nisbati 3: 1).

Namunaning metallografik mikro tuzilishi Leica DM4000M metallografik mikroskopi tomonidan kuzatilgan; namunaning sirt va tasavvurlar qattiqligi Jinan Times TMVS-1 raqamli displeyli Vickers qattiqligi tekshirgichi tomonidan o'lchandi; materialning ishqalanish va aşınma ko'rsatkichlari MMU-10 mikrokompyuter tomonidan boshqariladigan so'nggi yuzning ishqalanish va aşınma sinov qurilmasi tomonidan aniqlandi; sinov uchun pin-disk ishqalanish juftligi ishlatilgan va silliqlash to'pi diametri 2 mm bo'lgan ZrO6 silliqlash to'pi edi. Sinov parametrlari yuk 50 N, tezlik 80 r / min va ishqalanish vaqti 120 min; namunaning ishqalanish va eskirish sinovidan so'ng aşınma chandig'i morfologiyasi optik mikroskop tomonidan kuzatildi.

2 Sinov natijalari va tahlil

2.1 Qoplamaning metallografik tuzilishi
1-rasmda S1, S2, S3 va S4 namunalarining sirt metallografik tuzilishi diagrammasi ko'rsatilgan. 1a-rasmda ko'rsatilganidek, S1 namunasining tuzilishi asosan panjara shaklida tarqalgan ferrit va perlitdan iborat. Shakl 1b dan aniq ko'rinib turibdiki, S2 namunasi qoplamasining mikro tuzilishi dendritlar va retikulyar evtektikalar, tashkiliy bosqich nisbatan nozik va dendritlar nisbatan tartibsiz, uzun chiziqli va blokli tashkilotlar tartibsiz hosil bo'ladi. 1c-rasmda ko'rsatilganidek, S3 namunasi qoplamasining ko'ndalang kesimining mikro tuzilishi qo'pol va bir xil dendritlar, o'zaro bog'langan dendrit tashkilotlari va ko'p miqdorda ochiq rangli yaltiroq donador yog'ingarchiliklardan iborat. 1d-rasmda ko'rsatilganidek, S4 namunasi qoplamasining ko'ndalang kesimi tashkiloti eng zich bo'lib, asosan teng taqsimlangan teng o'qli kristallardan tashkil topgan va tartibsiz teshiklar cho'kadi. To'rtta tashkilotni solishtirganda, S4 qoplamasining sirt donasi hajmi eng kichik, donalar zich va bir xil, donalar nisbatan oddiy va murakkab intermetalik birikma hosil bo'lmaydi.

2. 2 Qoplamaning mikroqattiqligi
2-rasmda namunalarning sirt mikroqattiqligining taqqoslanishi keltirilgan. S1, S2, S3 va S4 namunalarining Vickers qattiqligi mos ravishda taxminan 234.02 HV, 683.87 HV, 663.62 HV va 635.51 HV ni tashkil qiladi. 3-rasmda namunalarning kesma mikroqattiqligining taqqoslanishi keltirilgan. 3-rasmdan ko'rinib turibdiki, S2 va S3 namunalari qoplamalarining o'rtacha Vickers qattiqligi S3 namunasiga qaraganda 4-1 baravar yuqori, bu S2 va S3 qoplamalarining qattiqligi yuqori va qoplama metallurgiyasining kristallanish effekti yaxshiroq ekanligini ko'rsatadi. S4 namunasining qoplama yuzasining o'rtacha Vickers qattiqligi S2 va S3 namunalariga qaraganda bir oz pastroq. Buning sababi shundaki, FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma kukuni tezda qotib qolganda, panjara buzilishi kichik bo'ladi va FCC kristalli strukturasi qoplama qatlamining amorfida cho'kadi va tarqaladi, bu FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasi va past qattiqlikka ega ekanligini ma'lum darajada aks ettirishi mumkin.

2.3 Ishqalanish va eskirish xususiyatlari
2.3.1 O'rtacha ishqalanish koeffitsienti
4-rasm S1, S2, S3 va S4 namunalarining o'rtacha ishqalanish koeffitsienti egri chizig'i. Ko'rinib turibdiki, xona haroratida S1 namunasi yuzasining o'rtacha ishqalanish koeffitsienti taxminan 0.53 ni tashkil qiladi va o'rtacha ishqalanish koeffitsienti dastlabki 20 daqiqada eng ko'p o'zgarib, taxminan 0.6 ga ko'tariladi; vaqt o'tishi bilan o'rtacha ishqalanish koeffitsienti barqaror bo'lishga intiladi. Buning sababi shundaki, S1 namunasi va ZrO2 silliqlash shari orasidagi ishqalanishning dastlabki bosqichida eskirish belgisi va silliqlash to'pi o'rtasida juda ko'p aşınma qoldiqlari mavjud bo'lib, bu katta kesish kuchlanishini keltirib chiqaradi, natijada ishqalanish koeffitsienti keskin o'zgaradi. S2, S3 va S4 namunalarining o'rtacha ishqalanish koeffitsientlari taxminan 0.38, 0.32 va 0.25 ni tashkil qiladi. Qattiq fazali zarrachalarning S2 namunasida kompleks taqsimlanishi o'rtacha ishqalanish koeffitsienti egri chizig'ining yanada kuchliroq o'zgarishiga olib keladi. S3 va S4 namunalarining qattiqligi ZrO2 silliqlash shariga qaraganda ancha kichikdir. Qattiqligi past bo'lgan qoplamali qotishma materiali ham pastroq kesish kuchiga ega, bu ishqalanish paytida o'rtacha ishqalanish koeffitsientini kamaytirishga yordam beradi. S3 va S4 namunalarining o'rtacha ishqalanish koeffitsienti egri chiziqlari nisbatan barqaror dinamik muvozanatni saqlab, asosan bir xil tendentsiyaga ega. Ular orasida S4 namunasining o'rtacha ishqalanish koeffitsienti eng past, bir xil kuch ostida ishqalanish kuchi eng kichik va aşınma darajasi eng past. Buning sababi, S4 namunasi tez sovutilganda, nopoklik fazasi zarralari kamroq bo'ladi, qoplama yuzasi silliqroq va kamroq nuqsonlarga ega va ZrO2 silliqlash to'pi bilan aloqa aniq va keskin tebranishlarsiz yumshoqroq bo'ladi.

2. 3. 2 Kiyish vazn yo'qotish
Namunalarning eskirish vaznini yo'qotish ma'lumotlari 5-rasmda ko'rsatilgan. S1 namunasining maksimal aşınma yo'qotishi 9 mg, S2 va S3 namunalarining aşınma yo'qotishlari mos ravishda 4 mg va 5 mg. Ular orasida S4 namunasining aşınma yo'qotilishi eng past bo'lib, 2 mg ni tashkil qiladi. Buning sababi shundaki, FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasi bitta FCC fazasiga, yuqori plastiklikka va yaxshi pishiqlikka ega. 50 N yukning ishqalanish yon ta'siri ostida, FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma materiali katta miqdordagi energiyani o'zlashtirishi mumkin, charchoq peelingini shakllantirish oson emas va yaxshi aşınma qarshilikka ega.

2.3.3 Kiyinish morfologiyasini tahlil qilish
6-rasmda 120 daqiqalik aşınmadan keyin bir xil sinov sharoitida kuzatilgan to'rtta namunaning aşınma chandiqlari morfologiyasi ko'rsatilgan. 6a-rasmdan ko'rinib turibdiki, S1 umumiy qattiqligi pastligi sababli qattiq plastik deformatsiyaga ega, eskirish chandig'ining konkav yuzasi qo'pol, biriktiruvchi qatlamning katta maydoni mavjud va delaminatsiya sodir bo'ladi. 6b-rasmdan ko'rinib turibdiki, S2 namunasining qoplama yuzasi elliptik nuqta shaklidagi oq birikmalar bilan tartibsiz taqsimlanadi, bu qoplamaning qattiqligini oshiradi, aniq aşınma izlari va bir tomonlama jo'yaklar bilan birga keladi. S3 namunasining qoplama yuzasining qattiqligi eng yuqori, 6c-rasmda ko'rsatilganidek, aşınma chandig'ining kengligi tor va qoplama yuzasidagi oluklar sayoz. Bundan farqli o'laroq, 6d-rasmda S4 namunasi qoplamasining yivlari juda silliqdir, bu qoplama qatlamining bir xil tuzilishi, nozik donalar va yaxshi aşınma qarshiligi bilan bog'liq; yivlarda yaqqol tartibsiz g‘ovakchalar mavjud bo‘lib, ular lazer nurining yuqori haroratida erigan holatda yuqori entropiyali qotishma kukunlari gaz bilan aralashishi va namuna sovutilganda gazning g‘ovak hosil bo‘lishi natijasida paydo bo‘lishi mumkin.

Xuddi shu sinov sharoitida, sinov aşınma chandig'ining kengligi qanchalik katta bo'lsa, aşınma vaznining yo'qolishi shunchalik katta bo'ladi. 5-rasmdagi turli namunalarning vazn yo‘qotishini solishtirib ko‘rish mumkinki, namunaning eskirish chandig‘ining kattaligi o‘rtasidagi bog‘liqlik S1> S3> S2> S4. Bu 5-rasmda ko'rsatilgan eskirish vaznini yo'qotish sinov natijalariga mos keladi.

Xulosa

1) FeCoCrNiMn yuqori entropiyasi qotishma qoplamasi eng zich tuzilishga va eng kichik don o'lchamiga ega, Ni60A va Fe90 qotishma qoplamalarining mikro tuzilmali don taqsimoti esa xaotikroqdir. FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasi nisbatan oddiy don tuzilishiga ega va murakkab intermetalik birikmalar hosil bo'lmaydi.

2) Ni60A qotishmasi, Fe90 qotishmasi va FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamalarining Vickers qattiqligi taxminan 683.87, 663.62 va 635.51 HV ni tashkil qiladi, bu substratning Vickers qattiqligidan (234.02 HV) sezilarli darajada yuqori. Fe-CoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasining qattiqlik qiymati Ni60A qotishmasi va Fe90 qotishma qoplamalaridan bir oz pastroqdir, bu uning aşınma qarshiligiga ta'sir qilmaydi.

3) 65Mn po'lat substrat, Ni60A qotishmasi, Fe90 qotishmasi va Fe-CoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasining aşınma yo'qotishlari mos ravishda 9, 4, 5 va 2 mg. FeCoCrNiMn yuqori entropiyali qotishma qoplamasining aşınma chandig'i eng silliq, sayoz aşınma chandiq chuqurligi, kichik material yo'qotilishi va eng yuqori aşınma qarshilik bilan.