[发明专利]一种高温高压原位复合微动磨损试验装置

权利要求书

1.一种高温高压原位复合微动磨损试验装置，其特征在于，该装置设有：压电陶瓷驱动器、拉压力传感器、激振器、位移传感器、直线导轨、高压釜体、高压釜盖、工作电极/辅助电极座、参比电极座、液压缸、热电偶、立柱、定位板、第一试样夹持装置、竖直运动轴、水平运动轴、运动轴导向支架、辅助电极、参比电极、工作电极、导向平台板、导向杆，具体结构如下：

高压釜采用高压釜盖和高压釜体倒立式结构，高压釜盖在下，高压釜体在上，高压釜体侧壁开孔并安装水平运动轴；高压釜盖上设置热电偶、竖直运动轴、工作电极/辅助电极座、参比电极座及外置参比电极，高压釜体内设置辅助电极、工作电极，辅助电极和工作电极分别通过导线穿过工作电极/辅助电极座；参比电极安装于参比电极座上，参比电极的导液管伸至高压釜体内；竖直运动轴为上部导向杆和下部导向杆之间通过拉压力传感器Ⅰ分段连接构成，其中：竖直运动轴的上部导向杆穿过上导向平台板中心的上直线导轨，引导竖直运动轴上下运动，上导向平台板通过其上的固定孔与高压釜体内的竖直运动轴导向支架连接，竖直运动轴的上部导向杆装有摩擦副第一试样夹持装置于高压釜体内，下部导向杆和高压釜体之间设有压力平衡机构，并通过密封圈进行密封，激振器外侧设置激振器导向支架杆，激振器导向支架杆的顶部安装下导向平台板，连接杆穿过下导向平台板中心的下直线导轨，激振器的激振头引导连接杆上下运动，通过连接杆带动竖直运动轴上下运动；水平运动轴为左部导向杆和右部导向杆通过拉压力传感器Ⅱ分段连接构成，其中：水平运动轴的左部导向杆和右部导向杆分别穿过水平运动轴导向支架中心的左直线导轨和高压釜内的右直线导轨，引导水平运动轴左右运动，水平运动轴导向支架固定在高压釜升降定位板上，水平运动轴的右端装有摩擦副第二试样夹持装置于高压釜内，右部导向杆与高压釜体之间设有压力平衡机构，并通过密封圈进行密封，左部导向杆与压电陶瓷驱动器通过螺纹相连接。

2.按照权利要求1所述的高温高压原位复合微动磨损试验装置，其特征在于，工作电极相当于摩擦副第一试样，工作电极与第二试样夹持装置一端安装的摩擦副第二试样相对接触设置，通过水平运动轴施加摩擦副第一试样和摩擦副第二试样之间的径向载荷，竖直运动轴带动摩擦副第一试样上下运动，实现摩擦副第一试样、摩擦副第二试样之间的相对摩擦运动；其中，摩擦副第一试样和摩擦副第二试样采用不锈钢、镍基合金、锆合金、硬质合金或氧化铝加工而成，摩擦副第一试样和摩擦副第一试样夹持装置以及摩擦副第二试样与摩擦副第二试样夹持装置均采用表面覆盖有ZrO₂的Zr-4合金进行绝缘。

3.按照权利要求1所述的高温高压原位复合微动磨损试验装置，其特征在于，竖直运动轴上设置位移传感器和拉压力传感器，使用位移传感器对微动磨损过程中微动振幅进行高频实时测量，使用拉压力传感器对竖直运动轴的推力和拉力进行高频实时测量，并通过信号采集处理控制系统对微动磨损过程的微动振幅和微动频率进行精确控制；摩擦副第一试样在竖直运动轴的驱动下做微动振幅为2μm至1000μm，振动频率小于1000Hz的振动。

4.按照权利要求1所述的高温高压原位复合微动磨损试验装置，其特征在于，水平运动轴上设置拉压力传感器，使用拉压力传感器对水平运动轴的推力进行高频实时测量，通过压电陶瓷驱动器在摩擦副第一试样与摩擦副第二试样之间产生径向恒定载荷和交变载荷，并使用信号采集处理控制系统对微动磨损过程中径向载荷的交变频率和载荷峰值进行精确控制；在压电陶瓷驱动器的驱动下，摩擦副第一试样与摩擦副第二试样之间施加载荷峰值小于800N、交变频率小于1000Hz的径向载荷，交变载荷形式为正弦波振动、方波振动或三角波。

5.按照权利要求1所述的高温高压原位复合微动磨损试验装置，其特征在于，辅助电极采用以铂丝为导线的铂片，铂丝外部套有聚四氟乙烯热缩管，工作电极通过外部套有聚四氟乙烯热缩管的锆丝、镍丝或不锈钢丝作为导线点焊在摩擦副第一试样上；工作电极和辅助电极通过工作电极/辅助电极座引出，配合电化学工作站检测微动磨损过程中的电化学信号，电化学工作站上的工作电极、辅助电极和参比电极的引线夹头分别与工作电极的导线、辅助电极的导线和参比电极的导线连接，通过电化学工作站快速采集和记录试样原位复合微动磨损过程中的电流变化，将微动磨损过程中试样表面膜不断发生破坏这一过程的电化学信号检测出来。