氮弧熔覆tin-tib_2fe基复合涂层组织与耐磨性研究

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1、翁^^^f^fAGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI硕士学位（毕业）论文氮弧熔覆TiN-TiB2/Fe基复合涂层组织与耐磨性研究学位申请人：耿振指导教师：郝建军教授学科专业；农业机械化工程学位类别：工学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月三—日分类号：TG4单位代码：10086密级：公开学号：2012156反应氮弧熔覆TiN-TiB2/Fe基复合涂层组织与耐磨性研究ResearchonStructureandWearResistanceofTiN-TiB2/FeMeta

2、lCeramicCoatingPreparedByReactionNitrogenArcCladding学位申请人：耿振指导教师：郝建军教授学科专业：农业机械化工程学位类别：工学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月三十一日独创性声明本人卢明所#交的学位论文娃本人在导师指导卜进行的研究丄作及取得的研究成见。据我所知，除了文中特別加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表成撰写过的研究成宋’也不包含为获得河北农业大学成其他教育机构的学位或证丨5而使叫过的材料。LJ我一同_I:作的同忑对

3、本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:签字日期：年厂月5"曰学位论文版权使用授权书太哚仿p•作者完全—r解河北农业大学冇关保留、使)1彳学位论文的规定’訂权保留沖向国家冇关部丨、1成机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被杏阅和借阅。本人授权河北农业大学可以将学位论文的全部成部分内界编入冇关数据库进行检尜’可以釆w影印、缩印成扫描等复制手段保存、汇编学位论文。c保密的予位论文在解密后适川本授权书）签字日期：it?is年<月夕日签字日期：年<月夕曰学位论文作者毕业后去向

4、I:作单位电话邮编通讯地址摘要随着农业机械化、自动化程度的不断提高，对农业刀具的各方面性能要求越来越高。农业刀具在实际生产中，刀具的磨损不仅导致刀具整体性能下降、工作阻力增加、油耗上升，而且频繁更换刀具会延误农时、增大作业成本。因此，制备低成本、高寿命的农业刀具以满足现代农业机械化快速的发展需要具有重要意义。为了提高农业刀具的耐磨性，延长使用寿命，本课题采用反应氮弧熔覆技术，利用WSME-630型氩弧焊机，以氮气作为保护气体和反应气体，在预涂Ti粉、BN粉和Ni60粉的Q235基体上原位合成了TiN-T

5、iB2/Fe金属陶瓷复合涂层，利用KYKY-2800B型扫描电镜、D/max-2500旋转阳极X射线衍射仪、S-4800型冷场场发射扫描电镜能谱分析仪、MH-6型显微硬度计和HRS-2M往复式摩擦磨损试验机对涂层的形貌、物相、硬度、耐磨性进行了研究，优化了工艺参数，分析了TiN-TiB2/Fe涂层的形成机理与耐磨机理。研究了粘结相Ni60不同含量对涂层成型、显微组织的影响，确定了粘结相占比为40%左右时，涂层成形平整，组织均匀且没有明显缺陷，涂层耐磨性较佳。在电镜观察下，涂层可分为涂层区、结合区与基体区

6、，涂层与基体在中间的结合区形成一个过渡带，涂层与基体之间形成了良好的冶金结合。采用单因素试验，研究了氮气流量、熔覆电流、熔覆速度对涂层组织、涂层硬度及涂层摩擦系数的影响。结果表明，氮气流量过低导致反应粉末氧气，流量过高会致使熔池飞溅不利于涂层成形。熔覆电流与熔覆速度主要影响熔覆过程中的熔覆温度，温度过高导致熔池增大，基体熔化沸腾，大量Fe元素渗入涂层，硬质颗粒被稀释，不利于涂层性能提升。温度过低导致原位合成反应过慢甚至无法进行，不利于TiN与TiB2的生成。获得制备综合性能良好涂层的工艺参数为：氮气流量

7、10L/min，熔覆电流160A，熔覆速度2.5mm/s。利用本研究获取的最佳工艺参数，制备了最高硬度可达HV0.5980，耐磨性约为基体3.7倍的TiN-TiB2/Fe金属陶瓷复合涂层，与常用65Mn钢制农业刀具的耐磨性进行了对比，结果表明所制备涂层刀具在农业刀具生产中具有可行性。关键词：氮弧熔覆；原位合成；TiN-TiB2/Fe；涂层组织；耐磨性ResearchonStructureandWearResistanceofTiN-TiB2/FeMetalCeramicCoatingPreparedBy

8、ReactionNitrogenArcCladdingAuthor:GengZhenSupervisor:HaojianjunMajor:AgriculturalMechanizationEngineeringAbstractConstantimprovementofagriculturalmechanizationandautomationrequiresincreasinglyhigherofperformancesofagricult