CN113959880B - 一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及试验与测试技术领域，为一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，包括夹具，包括上夹具和下夹具，所述上夹具和下夹具上下对应设置；试验件，包括上试验件和下试验件，所述上试验件与上夹具相连，所述下试验件与下夹具相连，所述上试验件的下表面与下试验件的上表面能够接触并为面‑面接触；加载装置，与上夹具相连并能够带动上夹具和上试验件转动；往复驱动装置，用于带动下试验件做固定方向的往复运动。具有能够准确模拟叶片叶冠的实际工况下的工作性能以获得准确的试验结果。

Description

一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统及方法

技术领域

本申请属于试验与测试技术领域，特别涉及一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统及方法。

背景技术

涡轮叶片叶冠啮合面对降低振动和提高涡轮效率卓有成效，被广泛使用。叶冠减振主要是利用叶冠间的初始装配力和涡轮转动时预扭叶片的回扭力使叶冠间获得适当的初始正压力，当叶片振动时叶冠间啮合面产生相对滑动，利用摩擦力消化能量起到减振效果。

一般来说，在涡轮叶冠啮合面增加耐磨层可以提高啮合面摩擦磨损性能，但由于焊接工艺引起的焊接缺陷、焊接热影响区及焊接段过长(焊料进入应力集中区)等因素导致叶冠裂纹及叶冠掉块频繁发生，严重制约涡轮工作叶片的安全使用；另一方面，随着材料研制不断发展，其抗拉强度等力学性能的不断提升，材料本身的耐摩擦磨损性能也有所提升。随着发动机可靠性设计要求不断提升，消除焊接引起的负面影响，提升涡轮叶片抗疲劳能力已势在必行，亟须开展取消或缩短叶冠耐磨层长度的方案评价。为获取不同摩擦副间的摩擦磨损性能数据，建立了一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统及方法，评价叶片基体间、耐磨层与基体间及耐磨层与焊接界面间的摩擦磨损性能。

公开号为CN109520875A的中国专利提供了一种涡轮转子叶片叶冠堆焊层高温耐磨性能检测方法，但文中明确指出对高温、高应力状态下的测试尚未开展相关研究。其主要提供了一种检测堆焊材料耐磨性能的方法：利用摩擦磨损设备拖动中间的动试块，对上、下静试块表面进行摩擦，通过称重法或堆焊层厚度损失法，得到摩擦次数与磨损量的关系曲线。

现有方法获得的摩擦磨损性能评价主要依靠球-盘式的点接触摩擦，或摩擦方向随机的面-面摩擦，而涡轮叶片叶冠的实际工况为在固定方向的往复式面-面摩擦，因此现有技术未能准确评价叶冠实际工作过程中的摩擦磨损性能。如何更有效地以接近实际工况的方式进行试验，以获得更准确的磨损磨损性能评价是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统及方法，以解决现有技术中试验件难以在实际工况下工作而导致摩擦磨损性能评价不够精确的问题。

本申请的技术方案是：一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，包括夹具，包括上夹具和下夹具，所述上夹具和下夹具上下对应设置；试验件，包括上试验件和下试验件，所述上试验件与上夹具相连，所述下试验件与下夹具相连，所述上试验件的下表面与下试验件的上表面能够接触并为面-面接触；加载装置，与上夹具相连并能够带动上夹具向下施加载荷；往复驱动装置，用于带动下夹具和下试验件做固定方向的往复运动。

优选地，所述往复驱动装置的侧方设有试验器支座，所述下试验件和上试验件的外侧设有高温炉或环境箱，所述高温炉或环境箱为封闭结构，所述高温炉或环境箱下端固定在试验器支座上、上端设有插入孔；上夹具伸入至插入孔后，与高温炉或环境箱之间的缝隙之间填充有石棉。

优选地，所述高温炉采用耐火砖制备而成，温度范围为20℃-1100℃，所述高温炉内设有温度传感器，加载装置上设有负载传感器。

优选地，所述上夹具包括夹具主体、限向器和顶丝；所述上试验件呈圆柱形结构，其一端开设有限位槽，另一端设有摩擦块；所述夹具主体为圆柱形空心结构，内径略大于上试验件直径，并设有螺纹供顶丝安装，所述夹具主体的侧边开设有适合限向器穿过的通孔，下端开设有适用于摩擦块伸出的伸出孔；所述顶丝同轴安装于夹具主体内部，所述限向器呈T形结构，其水平杆位于夹具主体的通孔位置、中间杆从通孔伸入至限位槽内与上试验件相适配；所述上试验件设于夹具主体内并且其一端从伸出孔伸出、另一端与限向器的中间杆卡接配合。

优选地，所述顶丝压紧限向器和上试验件上，所述摩擦块从伸出孔伸出；所述下试验件为矩形结构，所述摩擦块能够与下试验件的上表面相贴；所述下试验件与下夹具之间通过高温合金螺栓连接。

优选地，所述上夹具、下夹具均采用单晶高温合金材料制成，所述上试验件、下试验件依据考核对象选择对应材料。

优选地，所述加载装置包括伺服加载电机和设于伺服加载电机上的支撑块，所述支撑块与上夹具之间设有缓冲装置。

优选地，所述缓冲装置与上夹具之间设有循环水散热器。

优选地，所述往复驱动装置连接电脑终端，所述电脑终端能够控制往复控制装置实现试样的往复和启停模式运动。

一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验方法，对目标叶片叶冠啮合面的工作状态进行分析，获取试验参数；根据目标叶片叶冠啮合面实际尺寸，开展等面积或缩比试验件和夹具的全新设计，试验件和夹具在设计过程中考虑摩擦方向；将上试验件安装在上夹具内，通过限位器固定摩擦方向，利用顶丝压紧上试样；组装上夹具，通过高温合金螺栓将上夹具固定在散热器上；将下试样通过高温合金螺栓固定于一体化下夹具上，保证下试样上表面水平；通过高温合金螺栓将一体化下夹具固定在往复驱动装置上；通过伺服加载电机调节上试验件高度，与下试验件表面相互接触；设置试验参数，通过控制加载装置对试验件进行恒定加载、线性加载、间歇性加载或按载荷谱加载，下试样在往复驱动装置带动下进行摩擦磨损试验；根据叶冠啮合面的工作状态，对高温炉进行温控程序设定或根据实际叶片叶冠的腐蚀工况全新设计腐蚀环境箱；通过电脑终端完成往复驱动装置的程序设定；试验过程中，通过负载传感器反馈摩擦数据，温度传感器反馈高温腔的温度数据，实时检测摩擦过程中的相关测试结果；试验完成后，测量试样表面磨痕宽度和深度，记录磨损量，低温下通过失重法确定磨损量；同一试验条件下进行至少三组试验，摩擦系数和磨损量取其平均值；开展试验后摩擦副材料损伤分析及组织变化趋势评价。

本申请的一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，通过设置上夹具和下夹具，上夹具对上试验件进行夹持，下夹具与下试验件进行夹持，通过加载装置驱动上夹具进行载荷的施加，通过往复驱动装置驱动下夹具做固定方向的往复运动，能够能够模拟叶片叶冠在实际工况下的固定方向的面-面接触，从而获得更为精准的试验数据。

优选地，通过设置高温炉能够对试验件施加高温环境，环境箱能够对试验件施加腐蚀环境，从而能够模拟试验件在实际工况下的运行情况，获得准确的试验件的摩擦磨损数据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请整体结构示意图；

图2为本申请上试验件与上夹具的连接结构示意图；

图3为本申请上夹具主体结构示意图；

图4为本申请上试验件结构示意图；

图5为本申请限向器的结构示意图；

图6为本申请顶丝的结构示意图；

图7为本申请下试验件的结构示意图。

1、伺服加载电机；2、支撑块；3、负载传感器；4、缓冲装置；5、循环水散热器；6、上夹具；7、下试验件；8、下夹具；9、上试验件；10、高温炉；11、往复驱动装置；12、限位槽；13、摩擦块；14、限向器；15、顶丝；16、夹具主体；17、试验器支座；18、限位槽。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，如图1所示，包括夹具、试验件、加载装置和往复驱动装置11。加载装置和往复驱动装置11均为摩擦磨损设备。

夹具包括上夹具6和下夹具8，加载装置连接于上夹具6的上方并用于驱动上夹具6向下施加载荷，往复驱动装置11连接于下夹具8的下方并用于驱动下夹具8和下试验件7做固定方向的往复运动，试验件设于上夹具6和下夹具8之间。

试验件包括上试验件9和下试验件7，上夹具6对上试验件9进行夹持，下夹具8与下试验件7进行夹持，上试验件9的下表面与下试验件7的上表面能够接触并为面-面接触，当上试验件9和下试验件7接触时能够进行摩擦磨损试验。

在进行摩擦磨损试验时，将上试验件9与下试验件7相贴，加载装置工作并对上夹具6和上试验件9施加向下的载荷，往复驱动装置11工作并对下夹具8和下试验件7施加往复运动力，上试验件9和下试验件7的接触面进行摩擦，由于上试验件9和下试验件7之间为固定方向的面-面之间的摩擦，能够更为接近叶冠的实际工作状况，试验完成后通过测量设备测量试验件表面磨痕宽度和深度，能够测得更为准确的摩擦磨损数据。

在涡轮叶片叶冠的实际工作过程中，与现有试验设备的工作环境条件还有以下几点不同：

1、涡轮叶片叶冠实际工况存在高温状态，现有试验设备很少能够在1000℃高温长时工作，现阶段摩擦磨损试验结果主要为中、低温试验结果，并不能完整表征发动机全工况叶冠啮合面的摩擦磨损性能；

2、涡轮叶片叶冠实际工况为变载荷(载荷谱)应力作用下的摩擦磨损，现有技术均为恒定载荷作用下的摩擦磨损试验，不能准确评价叶冠实际过程中的摩擦磨损性能；

3、涡轮叶片叶冠实际工况存在“启停”、“变频”或“腐蚀”过程，材料氧化/腐蚀会影响啮合面材料的摩擦磨损性能，现有技术并未针对“启停”、“变频”或“腐蚀”情况开展叶冠啮合面的摩擦磨损性能评价；

4、涡轮叶片使用的单晶高温合金存在各向异性，现有技术没有考虑单晶高温合金各向异性带来的摩擦磨损性能差异性；

5、现有技术多为针对材料级的摩擦磨损性能评价，并未考虑零件结构因素及实际摩擦工况等因素的影响；

6、现有技术未开展试验后摩擦副材料损分析及组织变化趋势评价。

优选地，往复驱动装置11的侧方设有试验器支座17，下试验件7和上试验件9的外侧设有高温炉10或环境箱，高温炉10或环境箱为封闭结构，所述高温炉10或环境箱下端固定在试验器支座17上、上端设有插入孔；上夹具6伸入至插入孔后，与高温炉10或环境箱之间的缝隙之间填充石棉，以保证封闭性能。

高温炉10向上试验件9和下试验件7处施加高温，具体的温度值可通过高温炉10的温度进行调整，以贴合实际的工况要求，上试验件9和下试验件7在进行摩擦试验时能够在实际工作环境的温度下进行试验，从而能够更加准确的表征发动机全工况叶冠啮合面的摩擦磨损性能，使得的试验数据更为精准。

环境箱可根据实际叶片叶冠的腐蚀工况全新设计，实现腐蚀气氛下的摩擦磨损试验。环境箱和高温炉10可根据不同试验件的不同环境条件选择性的进行使用，当试验件在高温环境下时，使用高温炉10；在腐蚀环境下时，使用环境箱。

优选地，高温炉10采用耐火砖制备而成，温度范围为20℃-1100℃，高温炉10内设有温度传感器，加载装置上设有负载传感器3。通过采用耐火砖制备高温炉10，高温炉10能够承受较高的温度，满足摩擦磨损试验的需求，负载传感器3用于反馈摩擦数据，温度传感器用于反馈高温炉10内的高温腔的温度数据，实现对试验过程中内动态负载、摩擦力、摩擦系统、温度及环境气氛变化等相关参数的实时测量。

如图2-7所示，优选地，上夹具6包括夹具主体16、限向器14和顶丝15；上试验件9呈圆柱形结构，其一端开设有限位槽12，另一端设有摩擦块13。夹具主体16为圆柱形空心结构，内径略大于上试验件6直径，并设有螺纹供顶丝15安装，夹具主体16的侧边开设有适合限向器14穿过的限位槽18，下端开设有适用于摩擦块伸出的伸出孔；

顶丝15为圆柱形结构，外壁设有与夹具主体16配合的螺纹，并同轴螺纹连接于夹具主体16内部，并通过螺纹压紧限向器14和上试验件9，限向器14呈T形结构，其水平杆位于夹具主体16的通孔位置、中间杆从通孔伸入至限位槽12内与上试验件9相适配，上试验件9设于夹具主体16内并且其一端从伸出孔内伸出、另一端与限向器14的中间杆卡接配合，顶丝15与限向器14通过螺纹配合，实现限向器14、上试验件9与夹具主体16之间的相互固定。限向器14与加载装置通过高温合金螺栓相连，保证高温不会对上夹具6的安装性能造成影响。

上试验件9安装到夹具主体16内后，夹具主体16对其位置进行准确的限制，防止其偏移，限向器14对上试验件9的摩擦方向进行准确的限位，防止其安装不到位，上夹具6通过采用这种分体式的安装结构，能够保证上试验件9安装的精度。

优选地，顶丝15压紧限向器14和上试验件9，摩擦块13从伸出孔内伸出。下试验件7为矩形结构，摩擦块13能够与下试验件7的上表面相贴，下试验件7与下夹具8通过高温合金螺栓连接。

摩擦块13从伸出孔内伸出以能够与下试验件7的上表面相贴进行摩擦磨损试验，限向器14的中间杆伸入至限位槽12，实现对上试验件9安装方向的固定，顶丝15压紧限向器14和上试验件9，限向器14的中间杆伸入至限位槽12对上试验件9的轴线进行限制，有效保证了上试验件9定位的精度。

下试验件7通过高温合金螺栓连接在下夹具8上，保证了下试验件7在高温下的固定稳定性，下试验件7上开设有斜面，可以用来标记摩擦方向。

夹具主体16靠近摩擦块13一端的内腔的内壁面采用118°圆锥孔，在顶丝15的压紧力作用下，圆锥孔的圆锥面与上试验件9稳定的贴紧，以对上试验件9的周向进行精准的限位，保证上试验件9在水平方向不发生移动，实现上试验件9与下试验件7的稳定的面-面摩擦，同时由于钻头尖角为118°，采用该角度能够方便上夹具6的内孔加工。

下夹具8采用一体化结构设计，避免配合间隙在小行程下对面-面摩擦稳定性的影响，一体化下夹具8通过螺栓直接安装在摩擦磨损设备的往复驱动装置11上。

通过以上设计，能够保证上试验件9和下试验件7在工作过程中实现稳定的面-面接触。

优选地，上夹具6、下夹具8均采用单晶高温合金材料制成，上试验件9、下试验件7、依据考核对象选择对应材料，本试验中试验考核对象为单晶高温合金和工作面堆焊材料CoCrMo。单晶高温合金具有较强的耐高温性能，避免夹具在高温条件下的变形，避免影响面-面摩擦稳定性。本实验中的试验件与夹具采用相同的材料，两者的线膨胀系数相同，匹配性高，同时单晶高温合金带来的各向异性能够准确模拟涡轮叶片在使用过程中存在的各向异性，以保证测量结构的准确性。

上夹具6、下夹具8根据摩擦磨损设备接口和上试验件9、下试验件7尺寸进行整体设计，上夹具6与摩擦磨损设备在安装时需考虑试样的摩擦方向，零件的结构根据实际摩擦工况进行设计，能够有效模拟各零件结构在实际工况下对摩擦磨损性能的影响。

上试验件9、下试验件7工作表面可焊接焊料，实现焊料、涂层及焊接界面摩擦磨损性能的对比。本试验存在上试验件9、下试验件7工作表面堆焊CoCrMo涂层的状态。

优选地，加载装置和往复驱动装置11均由电脑终端控制，可实现：

1、精确驱动控制Z轴的负载，负载可根据叶冠实际工况编写的载荷谱进行加载；

2、精确控制Z轴(高度方向)和X轴(水平方向)的位置；

3、加载载荷范围1.0N-2500N。

加载装置包括伺服加载电机1和设于伺服加载电机1上的支撑块2，支撑块2的下方连接有上述的负载传感器3，负载传感器3与上夹具6之间连接有缓冲装置4。伺服加载电机1通过内置的传动机构实现载荷的施加，通过电脑终端可进行变载荷加载，能够模拟叶冠在实际工作过程中的摩擦磨损性能。

支撑块2传力伺服加载电机1的动力，可拆卸、更换，用于较大范围的Z轴位置调节，负载传感器3采集加载力和摩擦力双通道信号，可实现实时检测摩擦过程中的实际动态负载、摩擦力、摩擦系统等相关测试结果，缓冲装置4内部设有弹簧，可减缓摩擦过程中负载传感器3检测的摩擦数据的波动。

优选地，缓冲装置4和上夹具6之间设有循环水散热器5，循环水散热器5能够降低高温炉10对缓冲装置4、负载传感器3等部件的热传导，保证加载装置能够正常工作。

优选地，往复驱动装置11内置有伺服电机，通过电脑终端能够使下试验件7在往复、启停、变频模式下运动，往复驱动装置11的频率范围为频率范围0.1Hz-100Hz，行程为0.1mm-25.0mm，最大频率与最大行程相对应，行程越大，频率越小。往复驱动装置11能够带动下试验件7稳定的往复运动，并能够在往复、气动、变频模式下切换，模拟叶冠在实际工况下的摩擦磨损性能，从而获得精确的摩擦磨损性能评价。

由于上试验件9和下试验件7的工作面均按照实际的零件形状进行设计，能够有效模拟零件在实际工况下的摩擦情况，避免未考虑实际结构因素及实际摩擦工况而导致的试验误差，能够对零件的摩擦磨损性能进行更为准确的评价。

在试验件测试完成后，对试验结果进行摩擦副材料损伤分析及组织变化趋势评价方法，综合评判涡轮叶片叶冠不同啮合面摩擦磨损性能的优劣。

同时能够开展单晶合金各向异性引起的摩擦磨损性能差异性研究：进行单晶材料摩擦磨损分析时，应先提取单晶涡轮叶片叶冠啮合面处的晶体取向范围，选取单晶最差取向开展摩擦磨损试验。

作为一种具体实施方式，还包括一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验方法，包括：

步骤S100，通过对目标叶片叶冠啮合面的工作状态分析，获取试验参数：包括摩擦方向、试验载荷谱、温度、时间、频率、行程、环境、是否存在“启停”过程等；

步骤S200，确定单晶涡轮叶片啮合部位的晶体取向范围，分析晶体取向对摩擦磨损性能的影响程度，选出摩擦磨损性能最差的取向开展试验；

步骤S300，根据目标叶片啮合面实际尺寸，开展等面积或缩比试验件和夹具全新设计；

步骤S400，将上试验件9安装在上夹具6内，通过限向器14固定摩擦方向，利用顶丝15压紧上试验件9；

步骤S500，组装上夹具6，通过高温合金螺栓将上夹具6固定在散热器上；

步骤S600，将下试验件7通过高温合金螺栓固定于一体化下夹具8上，保证下试验件7上表面水平；

步骤S700，通过高温合金螺栓将一体化下夹具8固定在摩擦磨损设备的往复驱动模块上；

步骤S800，通过伺服加载电机1调节上试验件9高度，与下试验件7表面相互接触；

步骤S900，设置试验参数，通过控制加载装置对试样进行恒定加载、线性加载、间歇性加载或按载荷谱加载，下试验件7在往复驱动装置11带动下进行摩擦磨损试验；

步骤S1000，根据叶冠啮合面的工作状态，完成高温炉10的温控程序设定(温度范围为20℃-1100℃)；或根据实际叶片叶冠的腐蚀工况全新设计腐蚀环境箱，完成温度及腐蚀气体流量等参数的设定，完成腐蚀环境下的摩擦磨损试验；

步骤S1100，通过电脑终端完成往复驱动模块的程序设定，包括“等频”、“变频”及“启停”等程序：

步骤S1200，试验过程中，通过负载传感器3反馈摩擦数据，温度传感器反馈高温腔的温度数据(环境箱通过设备传感器反馈气氛流入量、流出量等相关参数变化情况)，实时监测摩擦过程中的实际动态负载、摩擦力、摩擦系数、温度及环境气氛变化等相关测试结果；

步骤S1300，试验完成后，通过三维轮廓仪测量试样表面磨痕宽度和深度，记录磨损量，低温下可通过失重法确定磨损量；同一试验条件至少进行3组试验，摩擦系数和磨损量取平均值；

步骤S1400，开展试验后摩擦副材料损伤分析及组织变化趋势评价，包括：磨痕表面微裂纹检查、摩擦副间材料转移、组织转变层厚度、再结晶生成情况等。通过损伤分析和组织趋势分析，揭示摩擦磨损的失效机理，客观评价不同材料啮合面的摩擦磨损性能。

通过采用该方法，能够实现对叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验的精准测试和分析，获得有效的试验结果。

其中，试验后的磨损面微裂纹检测和摩擦副件材料转移可通过场发射扫描电镜及能谱仪完成，组织转变层厚度、再结晶生成情况等应通过试样截面检测，具体步骤如下：

①利用线切割沿垂直和平行摩擦方向分别切取磨损区截面试样；

②采用砂纸对试样进行粗磨到精磨处理，然后进行抛光，抛光选用直径2.5μm金刚石抛光剂；

③用配比为HCl：H₂O₂＝1：1的腐蚀液对试样进行腐蚀，腐蚀时间为10s～60s；

④腐蚀后依次用水和酒精清洗表面，再用吹风机吹干试样表面；

⑤利用金相显微镜、扫描电镜等设备分析磨损区截面组织，判断组织变化趋势、组织转变层厚度及再结晶生成情况等。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，其特征在于：包括

夹具，包括上夹具(6)和下夹具(8)，所述上夹具(6)和下夹具(8)上下对应设置；

试验件，包括上试验件(9)和下试验件(7)，所述上试验件(9)与上夹具(6)相连，所述下试验件(7)与下夹具(8)相连，所述上试验件(9)的下表面与下试验件(7)的上表面能够接触并为面-面接触；

加载装置，与上夹具(6)相连并能够带动上夹具(6)向下施加载荷；

往复驱动装置(11)，用于带动下夹具(8)和下试验件(7)做固定方向的往复运动；

所述往复驱动装置(11)的侧方设有试验器支座(17)，所述下试验件(7)和上试验件(9)的外侧设有高温炉(10)或环境箱，所述高温炉(10)或环境箱为封闭结构，所述高温炉(10)或环境箱下端固定在试验器支座(17)上、上端设有插入孔；上夹具(6)伸入至插入孔后，与高温炉(10)或环境箱之间的缝隙之间填充有石棉；

所述上夹具(6)包括夹具主体(16)、限向器(14)和顶丝(15)；所述上试验件(9)呈圆柱形结构，其一端开设有限位槽(12)，另一端设有摩擦块(13)；

所述夹具主体(16)为圆柱形空心结构，内径略大于上试验件(9)直径，并设有螺纹供顶丝安装，所述夹具主体(16)的侧边开设有适合限向器穿过的通孔，下端开设有适用于摩擦块(13)伸出的伸出孔；

所述顶丝(15)同轴安装于夹具主体(16)内部，所述限向器(14)呈T形结构，其水平杆位于夹具主体(16)的通孔位置、中间杆从通孔伸入至限位槽(12)内与上试验件(9)相适配；

所述上试验件(9)设于夹具主体(16)内并且其一端从伸出孔伸出、另一端与限向器(14)的中间杆卡接配合。

2.如权利要求1所述的涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，其特征在于：所述高温炉(10)采用耐火砖制备而成，温度范围为20℃-1100℃，所述高温炉(10)内设有温度传感器，加载装置上设有负载传感器(3)。

3.如权利要求1所述的涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，其特征在于：所述顶丝(15)压紧限向器(14)和上试验件(9)，所述摩擦块(13)从伸出孔伸出；

所述下试验件(7)为矩形结构，所述摩擦块(13)能够与下试验件(7)的上表面相贴；

所述下试验件(7)与下夹具(8)之间通过高温合金螺栓连接。

4.如权利要求1所述的涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，其特征在于：所述上夹具(6)、下夹具(8)均采用单晶高温合金材料制成，所述上试验件(9)、下试验件(7)依据考核对象选择对应材料。

5.如权利要求1所述的涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，其特征在于：所述加载装置包括伺服加载电机(1)和设于伺服加载电机(1)上的支撑块(2)，所述支撑块(2)与上夹具(6)之间设有缓冲装置(4)。

6.如权利要求5所述的涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，其特征在于：所述缓冲装置(4)与上夹具(6)之间设有循环水散热器(5)。

7.如权利要求1所述的涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验系统，其特征在于：所述往复驱动装置(11)连接电脑终端，所述电脑终端能够控制往复控制装置实现试样的往复和启停模式运动。

8.一种涡轮叶片叶冠啮合面摩擦磨损性能试验方法，采用如权利要求1-7任一所述的试验系统，其特征在于：

对目标叶片叶冠啮合面的工作状态进行分析，获取试验参数；

根据目标叶片叶冠啮合面实际尺寸，开展等面积或缩比试验件和夹具的全新设计，试验件和夹具在设计过程中考虑摩擦方向；

将上试验件(9)安装在上夹具(6)内，通过限向器(14)固定摩擦方向，利用顶丝(15)压紧上试验件(9)；

组装上夹具(6)，通过高温合金螺栓将上夹具(6)固定在散热器上；

将下试验件(7)通过高温合金螺栓固定于一体化下夹具(8)上，保证下试验件(7)上表面水平；

通过高温合金螺栓将一体化下夹具(8)固定在往复驱动装置(11)上；

通过伺服加载电机(1)调节上试验件(9)高度，与下试验件(7)表面相互接触；

设置试验参数，通过控制加载装置对试验件进行恒定加载、线性加载、间歇性加载或按载荷谱加载，下试验件(7)在往复驱动装置(11)带动下进行摩擦磨损试验；

根据叶冠啮合面的工作状态，对高温炉(10)进行温控程序设定或根据实际叶片叶冠的腐蚀工况全新设计腐蚀环境箱；

通过电脑终端完成往复驱动装置(11)的程序设定；

试验过程中，通过负载传感器(3)反馈摩擦数据，温度传感器反馈高温腔的温度数据，实时检测摩擦过程中的相关测试结果；

试验完成后，测量试样表面磨痕宽度和深度，记录磨损量，低温下通过失重法确定磨损量；

同一试验条件下进行至少三组试验，摩擦系数和磨损量取其平均值；

开展试验后摩擦副材料损伤分析及组织变化趋势评价。