“清明忙種麥，谷雨種大田。”4月中下旬，東北各地吹響春耕號角，在廣袤無垠的黑土地上，一臺臺現(xiàn)代化的農(nóng)機(jī)在田間馳騁作業(yè)。
誰曾想到，在此前很長一段時間，我國大型農(nóng)用耕作配套的耐磨入土部件主要依賴進(jìn)口，不僅價格高，采購周期還經(jīng)常與農(nóng)忙時節(jié)“打架”。
(相關(guān)資料圖)
近年來，中國科學(xué)院金屬研究所（以下簡稱金屬所）研究團(tuán)隊承擔(dān)的高性能農(nóng)機(jī)耐磨入土部件研制成功，“我國農(nóng)機(jī)裝備用耐磨部件長期以來依賴進(jìn)口的難題將迎刃而解。”金屬所研究員姜海昌告訴《中國科學(xué)報》。
小鏟尖 大問題
曾有媒體報道，德國某公司生產(chǎn)的五鏵翻轉(zhuǎn)犁主要用于秸稈還田，在我國東北和西北地區(qū)深受農(nóng)戶喜歡，但價格昂貴，在十幾萬到二十萬元不等，而同類型的國產(chǎn)犁價格只要幾萬元。
姜海昌指出，除了機(jī)具整體價格差異大之外，進(jìn)口翻轉(zhuǎn)犁的犁鏟尖幾乎是國產(chǎn)價格的5倍以上，但農(nóng)戶選擇的理由是，因為耐磨性不好，國產(chǎn)犁鏟尖作業(yè)畝數(shù)經(jīng)常不到進(jìn)口的1/3。
農(nóng)機(jī)具的耐磨入土部件質(zhì)量跟不上，導(dǎo)致農(nóng)戶不得不多掏腰包，大量選購進(jìn)口產(chǎn)品，也致使國產(chǎn)農(nóng)機(jī)具在一些農(nóng)戶心中都留下了不良印象：“品質(zhì)差，效果不好。”
為確保糧食安全，我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在進(jìn)入深刻變革新時代，土地集約化程度不斷提高，生產(chǎn)方式也隨之升級，對農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，尤其是對先進(jìn)、高效、可靠的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備需求日趨迫切。
早在2011年，中國科學(xué)院院士李振聲和師昌緒就共同建議金屬所開展農(nóng)機(jī)耐磨入土部件的研制工作。隨后，金屬所科研團(tuán)隊開始著手研發(fā)性能優(yōu)異的新型耐磨材料。
自主研發(fā)力爭補(bǔ)短板
2012年11月，中科院全面部署啟動“中國科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范計劃”，金屬所承擔(dān)了高性能耐磨犁鏵的研制任務(wù)。
“我們的目標(biāo)是對標(biāo)國外農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，力爭補(bǔ)齊短板。”項目組成員、金屬所研究員閆德勝告訴《中國科學(xué)報》，團(tuán)隊研制的國產(chǎn)耐磨犁鏵關(guān)鍵在于材料。
金屬所研究團(tuán)隊通過與相關(guān)單位開展合作，研制出一種合金鋼。“這種合金鋼是在硼鋼的基礎(chǔ)上，通過添加微合金化元素，引入細(xì)小碳化物，在提高硬度的同時，仍能保持較高的沖擊韌性。”閆德勝介紹。
在此基礎(chǔ)上，金屬所研究團(tuán)隊建立了以三種合金鋼和兩種耐磨涂層為主的材料體系。閆德勝說：“采用自主研發(fā)的材料體系和工藝，我們在實驗室試制了關(guān)鍵農(nóng)機(jī)部件20余種，產(chǎn)品性能和使用壽命均達(dá)到國際領(lǐng)先水平。”
深松犁鏵、圓盤耙、鏵式犁、旋耕刀……這些年來，金屬所研究團(tuán)隊研制的1000多個農(nóng)機(jī)部件先后在呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)、新疆建設(shè)兵團(tuán)和江蘇省農(nóng)墾集團(tuán)有限公司等多地進(jìn)行了大面積作業(yè)考核。
閆德勝指出：“這些農(nóng)機(jī)部件成本不到進(jìn)口的一半，可推進(jìn)實現(xiàn)國產(chǎn)農(nóng)機(jī)耐磨部件的升級換代。”
2021年4月，中國科學(xué)院與遼寧省人民政府共同簽署了“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)框架協(xié)議，文件明確指出要提升農(nóng)機(jī)裝備能力，推進(jìn)研發(fā)創(chuàng)新，重點突破播種機(jī)切盤的金屬材料和加工工藝。
金屬所研究員胡小鋒參與了“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)相關(guān)課題項目，他向《中國科學(xué)報》介紹，我們采用低成本的原材料和綠色制造技術(shù)，生產(chǎn)的新型入土耐磨部件正在大河灣示范區(qū)推廣應(yīng)用。
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翻轉(zhuǎn)犁的犁鏟尖對比考核 金屬所供圖
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犁鏟尖考核6500畝后外觀對比 金屬所供圖
不彎不斷，一片頂十片
“這種鏟尖不變形、不斷裂，一片頂過去十片，一點不比洋產(chǎn)品差！”金屬所研究團(tuán)隊研制的新型耐磨犁鏟尖得到了農(nóng)戶的肯定。
然而這個過程的實現(xiàn)并不容易。
“盡管我們研制生產(chǎn)的系列產(chǎn)品性能優(yōu)異，但面對農(nóng)戶，口說無憑，他需要的是實實在在的效果。”閆德勝認(rèn)為，耐磨農(nóng)機(jī)具擺在實驗室里是沒有價值的，必須得到農(nóng)戶的認(rèn)可。
為此，金屬所研究團(tuán)隊在研制農(nóng)機(jī)各類部件的時候，開展了很多對比實驗，去不同的地方在不同工作環(huán)境和狀態(tài)下考核硬度和韌性，在不同土壤、荒地、砂石等環(huán)境中分析磨損，改進(jìn)調(diào)整。
相關(guān)研究結(jié)果表明，這些新型農(nóng)機(jī)耐磨入土在不同土質(zhì)，特別是一些使用環(huán)境惡劣（如多石土、沙性土等）的土壤都完全適用。
日前，金屬所研制的切割盤和開溝盤分別在吉林梨樹和遼寧昌圖等地區(qū)進(jìn)行了大面積作業(yè)考核。結(jié)果顯示，這些刀盤部件耐磨性好，其中切割盤單行作業(yè)壽命可達(dá)1000畝以上，與進(jìn)口同類高端產(chǎn)品相當(dāng)，且價格低廉，獲得了農(nóng)機(jī)用戶的高度好評。
“我們團(tuán)隊有不少人出生在農(nóng)村，跟農(nóng)民空口談理想并不現(xiàn)實，但他們對農(nóng)機(jī)好用和不好用有自己的判斷。我們希望通過耐磨農(nóng)機(jī)具的推廣應(yīng)用，讓農(nóng)民用上更多質(zhì)優(yōu)價廉的國產(chǎn)農(nóng)機(jī)具，真正成為現(xiàn)代化的農(nóng)民。”姜海昌說。
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