一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用
阅读说明：本技术 一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用 (Iron-based alloy powder, ribbed bionic resistance-reducing wear-resistant structure, and preparation method and application thereof ) 是由 崔佳鹏 刘建峰 王晨臣 李庆达 王洪涛 高威 马余雷 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用,属于农机加工技术领域。为解决现有农机具触土部件耐磨层不易与农机具表面结合的问题,本发明提供了一种铁基合金粉末及采用等离子喷焊方法利用该铁基合金粉末制备棱纹型仿生减阻耐磨结构的方法,所制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形,将其应用于农机具触土部件表面时两条棱纹的间距为5～12.5mm。本发明铁基合金粉末在等离子喷焊过程中合金体系和基体金属化合物的溶解性得到大幅提高,从而增强了铁基合金粉末与基体的结合力,解决了农机具表面与耐磨层不易结合,易断裂的问题,能够有效提升农机具触土部件表面的耐磨和减阻性能。(The invention relates to an iron-based alloy powder, a ribbed bionic resistance-reducing wear-resistant structure, and a preparation method and application thereof, and belongs to the technical field of agricultural machining. In order to solve the problem that the wear-resistant layer of the existing soil contact part of the agricultural implement is not easy to combine with the surface of the agricultural implement, the invention provides iron-based alloy powder and a method for preparing a ribbed bionic resistance-reducing wear-resistant structure by using the iron-based alloy powder by adopting a plasma spray welding method, wherein the section of a rib of the prepared ribbed bionic resistance-reducing wear-resistant structure is arc, and the distance between two ribs is 5-12.5 mm when the rib is applied to the surface of the soil contact part of the agricultural implement. The iron-based alloy powder has the advantages that the solubility of an alloy system and a matrix metal compound is greatly improved in the plasma spray welding process, so that the binding force of the iron-based alloy powder and a matrix is enhanced, the problems that the surface of an agricultural implement is not easy to bind with a wear-resistant layer and is easy to break are solved, and the wear resistance and the resistance reduction performance of the surface of a soil-contacting part of the agricultural implement can be effectively improved.)
技术领域
本发明属于农机加工技术领域，尤其涉及一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用。
背景技术
在现代化农业生产中，农业机械被广泛使用，农业机械化的发展给农业生产带来了巨大改变，因而农业机械化作业的稳定性和可靠性显得尤为重要。影响农业机械的稳定性和可靠性的因素有很多，其中主要问题在于农机具使用过程中的农业机械部件的磨损较为严重。调查显示每年因农业机械部件失效所引起的农机故障情况约占50％，而其中农业机械触土部件发生磨损失效和断裂失效，约占农机部件失效的80％，因此如何提高农机具触土部件的耐磨问题对于农业机械化发展起着关键性的作用。
农机具触土部件在土壤中磨损形式主要为磨料磨损，农机零件中犁铧、耙片、深松铲、开沟器、旋耕机刀片等破碎土壤的刀具，其磨损主要是刀刃切入土壤和破碎土块时受到石块、砂粒等硬磨粒的强烈磨损。针对农机具触土部件表面的这一磨损机理的耐磨处理工艺，国内外现有以下处理方法。一方面是增材处理方法，即在农机具表面形成一种耐磨层，例如：堆焊、熔覆、热喷涂技术等，可以实现增强农机具触土部件的耐磨性能。但其主要缺点是农机具表面与耐磨层不易结合，易断裂，并且操作复杂，成本高等。另一方面是仿生表面处理技术，其主要根据自然界中动植物适应生存所进化出具有特殊功能的器官和体表结构来对于材料表面进行仿生处理。仿生表面主要可以使农机具触土部件表面实现减小土壤的粘附性，降低土壤阻力的功能，从而增加其耐磨性能。但其主要加工成型方法大多为机械加工、化学加工方法等，具有加工复杂，成本高等缺点。
发明内容
为解决现有农机具触土部件耐磨层不易与农机具表面结合、易断裂的问题，本发明提供了一种铁基合金粉末、棱纹型仿生减阻耐磨结构及其制备方法与应用。
本发明的技术方案：
一种铁基合金粉末，包含质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr元素。
进一步的，铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
一种棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，结合仿生扇贝表面棱纹型几何结构，以铁基合金粉末为原料，采用等离子喷焊方法按照棱纹型仿生减阻耐磨结构尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构；所述铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
进一步的，待喷焊表面在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
进一步的，所述铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用。
进一步的，所述等离子喷焊方法中，输入电源为AC220V，离子气流量为0.2～0.3L/min，送粉气流量为0.2～0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，所述送粉器送粉量为10～50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
一种本发明棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法所制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构，所述棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材的接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处高为1.3mm。
一种本发明棱纹型仿生减阻耐磨结构在农机具触土部件表面的应用，所述农机具触土部件表面的棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹单体分布间距为5～12.5mm。
进一步的，所述农机具触土部件表面的棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹单体分布间距为7.5mm。
进一步的，所述农机具触土部件包括深松铲铲臂。
本发明的有益效果：
本发明提供的铁基合金焊层因特殊的配比和晶体结构而具有耐冲击、耐磨和腐蚀性好的特性，在等离子喷焊过程中合金体系和基体金属化合物的溶解性得到大幅提高，从而增强了铁基合金与基体的结合力。将其应用于农机具触土部件表面能够解决传统增材处理方法中农机具表面与耐磨层不易结合，易断裂的问题。
本发明提供的棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，将仿生表面技术与等离子喷焊技术相结合，通过调整等离子喷焊参数，使铁基合金粉末在喷焊过程中充分融化，增强了仿生减阻耐磨结构与基体的结合强度。仿生扇贝获得的截面为圆弧的棱纹型结构能够改变物料颗粒与接触面的接触状态，使物料颗粒由与传统平面接触面的滑动接触转变为与棱纹型结构的滚动接触，减轻了物料对接触表面的磨损。本发明制备方法相比与现有仿生表面处理技术具有操作简单，加工效率高、成本低、效果好的优点。
将本发明制备方法制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构应用于农机具触土部件表面的耐磨处理，能够有效提升农机具触土部件表面的耐磨和减阻性能，解决了农机具触土部件作为易损件使用寿命短的问题，降低了包括深松铲铲臂在内的触土部件的失效率，进而降低了环境破坏和经济损失，具有良好的市场应用前景。
附图说明
图1为实施例10在深松铲铲臂表面制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构的结构示意图；
图2为图1深松铲铲臂表面棱纹型仿生减阻耐磨结构的局部放大图；
图中1为深松铲铲臂；2为棱纹型仿生减阻耐磨结构；3为深松铲铲臂基材表面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本发明实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例提供了一种铁基合金粉末，包括质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr元素。
本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
实施例2
本实施例提供了一种棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，结合仿生扇贝表面棱纹型几何结构，以铁基合金粉末为原料，采用等离子喷焊方法按照棱纹型仿生减阻耐磨结构尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构。
本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的具体制备方法为：
步骤一、待喷焊表面在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用。
步骤三、采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照棱纹型仿生减阻耐磨结构尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例3
本实施例与实施例2的区别仅在于，本实施例中等离子焊机输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.2L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，所述送粉器送粉速度为20g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例4
本实施例与实施例2的区别仅在于，本实施例中等离子焊机输入电源为AC220V，离子气流量为0.3L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，所述送粉器送粉速度为30g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例5
本实施例在条状60Si2Mn钢试样表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、将尺寸为40mm×20mm×4mm的条状60Si2Mn钢试样作为基材，在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处的高为1.3mm，喷焊的棱纹共4条，棱纹单体分布间距为5mm。
采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构。本实施例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例6
本实施例在条状60Si2Mn钢试样表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、将尺寸为40mm×20mm×4mm的条状60Si2Mn钢试样作为基材，在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处的高为1.3mm，喷焊的棱纹共3条，棱纹单体分布间距为7.5mm。
采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构。本实施例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例7
本实施例在条状60Si2Mn钢试样表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、将尺寸为40mm×20mm×4mm的条状60Si2Mn钢试样作为基材，在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处的高为1.3mm，喷焊的棱纹共3条，棱纹单体分布间距为10mm。
采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构。本实施例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例8
本实施例在条状60Si2Mn钢试样表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、将尺寸为40mm×20mm×4mm的条状60Si2Mn钢试样作为基材，在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处的高为1.3mm，喷焊的棱纹共3条，棱纹单体分布间距为12.5mm。
采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到棱纹型仿生减阻耐磨结构。本实施例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
对比例1
本对比例在条状60Si2Mn钢试样表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、将尺寸为40mm×20mm×4mm的条状60Si2Mn钢试样作为基材，在喷焊前先用酒精擦拭去除表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本对比例在基材表面喷焊厚度为1.3mm的平板型耐磨层，耐磨层宽度为100mm。采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照平板型耐磨层尺寸参数在待喷焊表面进行喷焊，得到平板型仿生减阻耐磨结构。本对比例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
通过磨料磨损实验考察实施例5-实施例8制备的棱纹型仿生减阻耐磨结构和对比例1制备的平板型耐磨层的耐磨性能。
磨料磨损实验方法为：选取粗细适当的河沙作为磨料，将装料桶内投入70mm高度的磨料。在装料桶内加入适量的水，将水量控制在3～5wt％。将试样件装夹到磨料磨损试验机上，进行每组10h磨损试验。试样磨损损失质量数据见表1。
表1
由表1试样磨损损失质量数据对比可以看出，棱纹单体分布间距为7.5mm的棱纹型仿生减阻耐磨结构耐磨性能最强。
实施例9
本实施例在深松铲铲壁表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、本实施例使用的深松铲符合国家标准要求的深松铲，在喷焊前先用酒精擦拭去除深松铲铲壁表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处的高为1.3mm，喷焊的棱纹共60条，棱纹单体分布间距为5mm。
采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的尺寸参数在待喷焊深松铲铲臂表面进行喷焊，得到垂直于深松铲耕作方向的肋条状排列的棱纹型仿生减阻耐磨结构。
本实施例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.3L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为.3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例10
本实施例在深松铲铲壁表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、本实施例使用的深松铲符合国家标准要求的深松铲，在喷焊前先用酒精擦拭去除深松铲铲壁表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处的高为1.3mm，喷焊的棱纹共48条，棱纹单体分布间距为7.5mm。
采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的尺寸参数在待喷焊深松铲铲臂表面进行喷焊，得到垂直于深松铲耕作方向的肋条状排列的棱纹型仿生减阻耐磨结构。
本实施例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例11
本实施例在深松铲铲壁表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、本实施例使用的深松铲符合国家标准要求的深松铲，在喷焊前先用酒精擦拭去除深松铲铲壁表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处的高为1.3mm，喷焊的棱纹共40条，棱纹单体分布间距为10mm。
采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的尺寸参数在待喷焊深松铲铲臂表面进行喷焊，得到垂直于深松铲耕作方向的肋条状排列的棱纹型仿生减阻耐磨结构。
本实施例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
实施例12
本实施例在深松铲铲壁表面喷焊制备棱纹型仿生减阻耐磨结构，具体制备方法为：
步骤一、本实施例使用的深松铲符合国家标准要求的深松铲，在喷焊前先用酒精擦拭去除深松铲铲壁表面污垢与油污，然后依次利用80目、240目和400目砂纸研磨待喷焊表面，除去表面氧化皮和毛刺，直至待喷焊表面打磨至粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。
步骤二、铁基合金粉末在喷焊前先在120℃条件下加热2h烘干待用，本实施例中铁基合金粉末为纯度均大于99.9％的Fe、Cr、Ni、C、Si、B、La、Ce和Pr纯金属粉末按质量比为56:24:6:4:3:3:2:1:1混合研磨至粒径为45～100μm的粉末。
步骤三、本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的棱纹截面为弧形，棱纹与基材接触面宽为5mm，棱纹弧形最高处的高为1.3mm，喷焊的棱纹共36条，棱纹单体分布间距为12.5mm。
采用型号为DML-V02BD的等离子焊机按照本实施例棱纹型仿生减阻耐磨结构的尺寸参数在待喷焊深松铲铲臂表面进行喷焊，得到垂直于深松铲耕作方向的肋条状排列的棱纹型仿生减阻耐磨结构。
本实施例具体喷焊方法为输入电源为AC220V，离子气流量为0.2L/min，送粉气流量为0.3L/min，保护气流量为3L/min，电离气体、送粉气体和保护气体均为纯氩气，送粉器送粉速度为50g/min，焊枪与待喷焊表面的距离为7mm，焊枪的行走速度为1.5mm/s。
通过磨料磨损实验考察实施例9-实施例12制备的深松铲铲壁上的棱纹型仿生减阻耐磨结构和未加工的标准深松铲铲壁的耐磨性能。
磨料磨损实验：本实验在黑龙江省黑土地试验田和新疆沙土地试验田进行，深松铲耕作深度为30cm，耕作速度为4km/h，耕作时间为5h、10h和15h，深松铲磨损前后的质量差见表2。
表2
由表2深松铲磨损前后的质量差数据对比可以看出，棱纹单体分布间距为7.5mm的棱纹型仿生减阻耐磨结构使深松铲耐磨性能得到的提升效果最显著。
耕作深度为30cm时，考察4km/h、5km/h、6km/h不同耕作速度下深松铲在黑土地和沙土地作业的平均阻力值(N)和减阻率(％)，结果如表3所示。
表3
由表3平均阻力值和减阻率数据对比可知，棱纹单体分布间距为7.5mm的棱纹型仿生减阻耐磨结构使深松铲获得了更低的平均阻力值和更高的减阻率。
本发明提供的铁基合金焊层因特殊的配比和晶体结构而具有耐冲击、耐磨和腐蚀性好的特性，在等离子喷焊过程中合金体系和基体金属化合物的溶解性得到大幅提高，从而增强了铁基合金粉末与基体的结合力。
本发明提供的棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法，将仿生表面技术与等离子喷焊技术相结合，通过调整等离子喷焊参数，使铁基合金粉末在喷焊过程中充分融化，增强了仿生减阻耐磨结构与基体的结合强度。将铁基合金粉末和棱纹型仿生减阻耐磨结构的制备方法应用于农机具触土部件表面耐磨处理能够解决传统增材处理方法中农机具表面与耐磨层不易结合，易断裂的问题。
仿生扇贝获得的截面为圆弧的棱纹型结构能够改变物料颗粒与接触面的接触状态，使物料颗粒由与传统平面接触面的滑动接触转变为与棱纹型结构的滚动接触，减轻了物料对接触表面的磨损，将其应用于农机具触土部件表面的耐磨处理，有效提升了农机具触土部件表面的耐磨和减阻性能，解决了农机具触土部件作为易损件使用寿命短的问题，降低了包括深松铲铲臂在内的触土部件的失效率，进而降低了环境破坏和经济损失，具有良好的市场应用前景。
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