[發明專利]接觸線用Cu-Cr-Zr合金制備工藝

有效

• 申請號: 200810121203.0
• 申請日: 2008-09-12
• 公開（公告）號: CN101386925A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 張進東;王立天;方攸同;李維源;韓士恩;孟亮
• 申請（專利權）人: 邢臺鑫暉銅業特種線材有限公司;浙江大學;中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司;煙臺金暉銅業有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種銅基合金加工技術，尤其涉及一種接觸線用Cu-Cr-Zr合金制備工藝。

背景技術

電氣化鐵路用接觸線的作用是通過與電力機車受電弓滑板滑動摩擦直接接觸向電力機車輸送電流，所需導體合金要工作在電流傳導、懸掛張力、運行沖擊、溫度變化、環境因素影響和滑板磨耗等惡劣條件下，因此要求接觸線材料應具有較高的抗拉強度和電導率，并兼有較高的抗高溫軟化能力。隨著鐵路電氣化的高速發展，鐵路運輸一再提速，對于電氣化鐵路用接觸線性能要求越來越高。然而，導體合金的強度與導電性一般呈反函數關系，即若采用特定技術提高強度則往往以犧牲電導率為代價，或者為改善電導率則往往損失強度。因此，非常需要采用特定技術能夠同時獲得良好的強度和導電性能匹配水平，以滿足高速鐵路接觸線用合金的使用性能。尤其對于時速350km以上的高速電氣化列車，其抗拉強度應達到550MPa以上，相對電導率應高于75％IACS，在400℃軟化退火2h后的強度仍需保持在90％以上。

目前高速電氣化列車接觸線采用的導體合金主要有Cu-Mg、Cu-Sn、Cu-Ag、Cu-Cd、Cu-Sn-Ag、Cu-Ag-Zr、Cu-Cr-Zr及雙金屬復合材料等。在這些合金中，Cu-Cr-Zr展示了更為突出的強度和電導率匹配關系。然而，在材料制備過程中，由于Cr、Zr合金元素熔點顯著高于Cu，且熔化狀態下極易氧化、揮發并與許多接觸物質發生反應，加之熔體易吸氣、偏析及雜質不易排除等因素，導致材料制備困難及實際性能難以達到理想匹配狀態。另外，Cu-Cr-Zr為沉淀強化型合金，在制備過程中必須采用固溶處理工藝，增加了專用熱處理設備及組織過燒等風險因素，進一步增大了材料制備難度及成本。

目前在關于接觸線合金方面，專利CN02128927.1，CN200510082133.9，CN200610039986.9及CN200610048186.3分別公開了無氧銅，Cu-(0.12～0.3)％Ag-(0.01～0.05)％O，Cu-(0.15～0.35)％Sn-(0.005～0.01)％Zr-(0.005～0.02)％RE及Cu-(0.05～0.35)％Mg-(0.35～0.05)％Sn接觸線合金的加工技術。這些合金主要通過熔煉和冷變形加工，工藝過程比較簡單，所需加工設備較少，成本較低，但主要依賴固溶和加工優化方式強化，產品性能特別是抗拉強度不高。

CN200410060463.3及CN200510124589.7公開了Cu-(0.02～0.4)％Zr及Cu-(0.2～0.72)％Cr兩種合金的制備技術。兩種合金中均另添加(0.04～0.16)％和(0.07～0.15)％的Ag，通過熔煉、鑄造、熱變形、固溶、冷變形、時效及再次冷變形等工序制備成品。這種制備技術必須利用固溶過程為時效強化提供條件，并且需要控制后續冷變形加工程度與之配合，工藝及所需設備比較復雜。CN200410025886.1，CN200510017889.5，CN200510043073.X及CN200510096378.7在上述合金系統中又增加了一定量的稀土元素，進一步改善了顯微組織和材料性能，但仍然需要高溫固溶過程并匹配合適的冷變形。另外，這些合金中均含有昂貴的Ag元素，且需額外添加稀土元素，提高了材料成本和成分的復雜性。CN200610019238.4在Cu-(0.4～1.1)％Cr合金中添加了(0.02～0.08)％Nd稀土元素，在加工過程中無需專門的固溶處理，但Cr含量較高，且熔煉時需以純Cr方式加入，成分均勻性難以保證。