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《仿生非光滑耐磨复合层的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第17卷第3期农业工程学报Vol.17No.32001年5月TransactionsoftheCSAEMay20017文章编号:100226819(2001)0320007203仿生非光滑耐磨复合层的研究①任露泉,徐德生,邱小明,赵宇光(吉林大学南岭校区,长春130025)摘要:把土壤动物体表的非光滑特征应用于耐磨复合层的仿生设计中,制备出仿生非光滑复合层。研究结果表明,非光滑表面能将磨料对表面的犁削变为滚动。在两体静载磨料磨损工况下,仿生非光滑耐磨复合层的耐磨性是45钢的29倍。仿生非光滑耐磨复合层具有很高的韧性和塑性,且可根据需要调节复合层的厚度,
2、为提高地面触土机械部件的抗磨性开辟一条新的途径。关键词:仿生;非光滑;耐磨性;复合材料中图分类号:TG454;TH142文献标识码:A磨料磨损是地面触土机械部件失效的主要原因1实验方法之一。在国内外,除寻求新型的抗磨料磨损材料和从结构上进行合理的设计外,表面硬化则是提高地面1.1结构设计原则触土机械部件质量、延长使用寿命、改善使用性能的土壤动物体表的几何非光滑结构存在着数量和[1,2]重要方法。目前,常用的表面硬化技术有喷涂、沉尺寸上的变化。其外观形貌类似于水磨石地面结构,积、镀层等。由于硬化层厚度较薄,降低了地面机械体表有一定的弹性,在外力作用下,体
3、表可发生弹性触土部件在磨料磨损工况下使用的有效性。并且,工变形。凸起部位承受着土壤的挤压和摩擦,凹起部位程材料表面硬度的提高也是有限度的,因此,探索新易集留空气,可减轻大气负压,从而降低与土壤摩擦的抗磨机理,以便能更有效地提高地面机械触土部力。因此,这种由软、硬多相材料交替叠层形成的非件的使用寿命。光滑表面,是仿生非光滑耐磨复合层的设计原则。仿自然界中生物体表组织经过千百万年的进化,生非光滑耐磨复合层是将增强硬质颗粒相通过过钎具有非常独特的结构和性能。生物体表形态是生物焊方法钎焊在基体材料(碳钢)表面,形成一非光滑体自身生长机制与生存环境长期相互作用的
4、结果。耐磨复合层。这种结构既保证了基体的强韧性和非已有的研究表明,生存在粘湿土壤中的动物体表呈光滑几何结构单元体的耐磨性,又能保证非光滑表几何非光滑特征,具有减粘、降阻、耐磨作用[3]。土壤面具有生物非光滑表面的减阻、耐磨作用。复合层的动物体表的几何非光滑特征,是由于体表触土部位厚度可根据使用要求从几毫米到几十毫米任意调随机地或规律地分布着一定几何形状的结构单元整。通过调整钎料配比和增强硬质颗粒相类型和数体[4],运动时有利于减小正压力对体表的作用,降低量,可以得到耐热、耐蚀、耐磨多功能仿生非光滑表摩擦分量。并且,非光滑表面能将磨料对表面的犁削面复合层
5、。变为滚动,从而起到减阻、耐磨作用。如果把这种结1.2仿生非光耐磨复合层的制备构与组成机理应用到地面触土机械部件的表层,将增强硬质相为颗粒状碳化钨(WC),粒度分别为40ö60目(0.250～0.425mm)、60ö80目(0.200为提高地面触土机械部件的抗磨性。为此,本文根据～0.250mm)、80ö120目(0.100～0.200mm)。钎料土壤动物体表的几何非光滑特征,开展仿生非光滑[5]为新研制的多元铜基钎料,钎料成分和性能见表耐磨复合层的研究。1、表2。该钎料对碳化钨和碳钢的润湿性能好,润湿收稿日期:2000210216接触角小于10°。将
6、钎料制成粉,按一定比例和碳化基金项目:国家自然科学基金(59835200)和吉林省科技发展基钨、钎剂均匀混合在一起,通过高频感应加热在碳钢金资助项目①任露泉,副校长,教授,博士生导师,长春市人民大街142号表面形成一非光滑耐磨复合层。按国家标准测定非吉林大学南岭校区焊接教研室,130025光滑耐磨复合层的密度。磨损试验在ML2100销盘8农业工程学报2001年式静载磨料磨损试验机上进行,载荷为15N,磨料为150目SiC水砂纸,磨损行程为123m,磨损失重由LIBROREU2210万分之一电子天平称量,以45钢(淬火)为标样,相对耐磨性E=标样失重ö试
7、样失重。用扫描电镜分析非光滑耐磨复合层的微观形貌。表1钎料成分范围Table1Compositionlimitsoffillermetal%图1密度与WC(60ö80目)含量的关系合金元素MnNiSnSiAlCuZnFig.1DependenceofdensityonWCcontent加入量9.0±0.52±0.50.5±0.20.5±0.21.0±0.5余量目)含量的变化曲线。由图可见,非光滑耐磨复合层表2钎料性能密度随WC含量升高,逐渐增加。WC含量在50%Table2Propertiesoffillermetal时,非光滑耐磨复合层的致密性最好。
8、由于WC是熔化润湿剪切强钎粒抗通过钎料钎焊在钢表面形成非光滑耐磨复合层,钎延伸率钎料温度面积度
