摘要
我国是农业大国，农业经济对社会经济的长久稳定具有重要影响，推动农业机械化发展对于提高农业经济具有重要作用。圆盘耙作为我国联合整地机应用最为广泛的农机具之一，在拖拉机的牵引下用来完成灭茬、翻土、除草等工作，可提高土壤蓄水保墒、减少病虫害、有效增加农作物产量。传统的圆盘耙材料多为65Mn钢，其耙片作为农机具的主要工作部件，当圆盘耙应用于我国沿海地区的盐碱地、水稻田、除草工作时，腐蚀环境下的长时间工作易使耙片发生腐蚀失效;当圆盘耙用于灭茬、翻土等工作时，经常与土壤、硬块、农作物根系等产生大量摩擦和冲击，从而导致耙片发生磨损失效。磨损和腐蚀都是农机具常见的失效形式，若失效的耙片继续工作时，会导致耕作时长和成本增加、极大地缩短了圆盘耙的使用寿命，降低农业生产效率。 由于钛合金具有优良的耐腐蚀性、综合力学性能好以及质量轻等优点，在圆盘耙的制造和改良方面具有较大的应用前景。考虑到钛合金也存在硬度低和耐磨性差的问题，对于圆盘耙的使用寿命有一定的限制。为了提高圆盘耙的使用寿命和工作效率，本课题采用激光熔覆技术在钛合金表面制备增强涂层，提高钛合金的硬度和耐磨性能,其主要研究内容如下: (1)通过正交试验法探究激光功率和扫描速度对铁基单道涂层的宏观形貌、稀释率和宽高比的影响，为后续试验提供激光工艺参数窗口。结果表明:激光功率和扫描速度对熔覆层的宏观形貌影响显著，当功率和扫描速度协同配合时，熔覆层的冶金结合程度高且裂纹、气孔等缺陷明显减少。激光功率和扫描速度对熔覆层的稀释率和宽高比的影响程度依次为激光功率、扫描速度。 (2)根据正交试验得出的激光工艺参数范围进行激光重熔试验制备铁基/TiC复合涂层，利用维氏硬度计、摩擦磨损仪表征复合涂层的硬度和耐磨性。结果表明:当激光重熔功率为1200W时，熔覆层的平均维氏硬度为1188HV,相对基材的平均维氏硬度提高了约8倍，耐磨性能也有明显提高。 (3)考虑到增强涂层的成形质量在实际应用中的要求较高，为了进一步改善熔覆层的宏观形貌，提出以稀土氧化物Y2O3为掺杂剂，探究其添加量对铁基/TiC复合涂层宏观形貌的改善情况。结果表明:随着Y2O3含量的增加，熔覆层的组织发生明显的细化作用，还观察到冶金结合界面的元素分布开始变得相对平缓，从而减少了成分偏析，使熔覆层的裂纹减少这与熔覆层裂纹变化规律一致。当Y2O3添加量为2wt％时，复合涂层的裂纹得到良好的抑制且保持优良的性能，其平均维氏硬度为960HV。
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