摘要
平模作为平模制粒机的关键零部件，长期受到压辊的挤压力、饲料颗粒的摩擦力及挤压产生的摩擦热作用，磨损极其严重，影响了制粒机的工作效率和使用寿命。为了研究平模的磨损情况，本文将甘草作为磨损物料，研究了平模的磨损机制;为了提高平模表面的耐磨性，选择平模试样为研究对象，以Ni60A为基础粉末，TiC为增强相，利用激光熔覆技术制备Ni60A/TiC复合涂层，首先,通过正交试验和摩擦磨损试验，研究不同工艺参数对熔覆层质量的影响，优化工艺参数组合。然后,通过分析熔覆层的物相组成、显微组织、元素分布、耐磨和耐蚀性能，研究h-BN与SiO2的添加量对Ni60A/TiC复合涂层组织和性能的影响，最终确定最优粉末材料配比方案。主要工作及结论如下: (1)研究甘草粉末与甘草杆对渗碳钢(20Cr、20CrMnTi)和不锈钢(4Cr13)三种平模材料的磨损机制。通过对比分析三种平模表面磨痕处的微观结构和元素含量，研究发现，甘草对平模的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损，摩擦表面伴随着热氧化反应。甘草杆对平模的破坏高于甘草粉末，当加载力为30N时，20CrMnTi平模与甘草杆磨损后的摩擦系数为0.88,平均磨损深度为2.0μm,低于20Cr和4Cr13平模的磨损参数,20CrMnTi平模有较好的耐磨性和抗塑性。 (2)研究激光熔覆工艺参数对Ni60A/TiC熔覆层成形质量的影响。以稀释率和显微硬度为指标，进行三因素三水平正交实验，得出影响熔覆层质量的因素由大到小依次是送粉速度，扫描速度和激光功率。通过分析涂层的组织、元素分布和耐磨性能，获得最佳工艺参数组合为激光功率1.4kW,扫描速度7mm/s和送粉速度21g/min,在此工艺参数下涂层的磨损形式主要为磨粒磨损，磨损深度为8.20μm,相比于20CrMnTi基体磨损深度降低82.1％,复合涂层的耐磨性显著提高。 (3)研究h-BN含量对Ni60A/TiC熔覆层组织和性能的影响。对熔覆层的物相组成、微观组织、元素分布、摩擦学特性和耐蚀性能进行分析，结果表明，随着h-BN含量的增加，熔覆层的硬度和耐磨性先增加后降低，熔覆层有TiC和CrB等硬质相析出，磨损表面发生了粘着磨损和磨粒磨损。0.75％h-BN熔覆层具有最佳的耐磨和耐蚀性能，摩擦系数为0.66,磨损深度为5.92μm,相比于基体，磨损深度降低87.0％,自腐蚀电流比基体降低1个数量级。 (4)研究SiO2纳米粉末含量对Ni60A/TiC熔覆层组织和性能的影响。结果表明，随着SiO2含量的增加，熔覆层的硬度和耐磨性先增加后降低，熔覆层的耐蚀性能下降。纳米SiO2的加入使涂层密度提高，涂层中产生TiC、CrB和SiC等硬质相，涂层磨损表面发生了粘着磨损和磨粒磨损。1％SiO2熔覆层的耐磨性最好，摩擦系数为0.66,磨损深度为7.15μm,相比于基体，磨损深度降低84.4％,0.5％SiO2熔覆层有着良好的耐蚀性能，自腐蚀电流最小。
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