随着秸秆膨化机的应用逐渐普及,对于秸秆膨化机的关键部件螺杆的使用寿命提出了更高的要求。对于延长螺杆使用寿命的研究主要从螺杆的结构和材质两个方面入手。螺杆结构的合理性是影响螺杆使用寿命的关键因素之一;优化的热处理制度能够使螺杆材料获得优异的耐磨性能,对延长螺杆的使用寿命也起到了关键性作用。同时,螺杆结构复杂,制备出高精度高尺寸标准的螺杆也是课题的难点之一。本文综合考虑螺杆实际应用的工况条件和螺杆的三段理论,对螺杆的各个参数进行了合理性优化,同时对螺杆进行分段设计,方便螺杆的生产、运输、加工和制造等过程。材质研究通过对螺杆材质进行热处理试验,探究出最佳的热处理工艺,获得较好的耐磨性。在此基础上进行不同成分高铬铸铁之间的耐磨性试验对比和磨损机理的研究。最后通过消失模铸造的方式对螺杆进行制备。研究表明:（1）依据螺杆三段理论对螺杆结构参数进行优化,螺杆直径设计为变径,固体输送段直径为84-90mm,挤压熔融段为70-90mm,计量均化段配合出料口设置为70-84mm;长径比固体输送段设置为4.5,挤压熔融段设置为2-3;压缩比固体输送段起到初步挤压作用,设置为1.5左右,挤压熔融段设置为2.2;螺距为变距:S=πDtanβ;螺棱间隙设置为单侧2mm时候,效率最高。（2）对螺杆使用材料Cr20高铬铸铁进行热处理优化,探究出的最优热处理工艺是:淬火工艺采用990℃×1h后空冷,配合一次回火250℃×1h（空冷）和二次回火400℃×1h（空冷）,此时其耐磨性能最好。好于Cr元素含量更高的Cr26高铬铸铁,可以有效地节省原材料的成本。（3）耐磨性试验的磨损过程主要分为三个阶段,第一阶段磨损机理主要是磨损开始时基体为较软相,对基体的微观切削过程;第二阶段为与磨粒的接触方式由面接触转为点接触,应力集中增加,切削碳化物边缘部位;第三阶段基体对碳化物支撑作用减小导致碳化物折断脱落,失重增大。（4）螺杆为变直径变螺距结构,综合分析后采用消失模铸造方式进行制备,在结构设计优化基础上设计出消失模模具。铸造出的螺杆应用优化后的热处理工艺,批量跟踪统计结果显示,平均使用寿命比优化前提高66%。