[發明專利]一種高強高導接觸線用稀土銅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201510553712.0
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN105088000B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 張毅;柴哲;孫慧麗;田保紅;劉勇;周洪雷;劉平;許倩倩;龍永強
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C9/04;C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及銅合金材料技術領域，具體涉及一種高強高導接觸線用稀土銅合金及其制備方法。

背景技術

電氣化鐵路接觸網是電氣化鐵路的重要組成部分，它主要由接觸線、載流承力索、不載流承力索和吊弦（線）等部件構成，其中接觸線通過與電力機車受電弓滑板直接接觸將電能從牽引變電所傳輸給機車，是保證電氣化鐵路正常運營的關鍵構件。目前開發的鐵路接觸線合金有Cu-Ag、Cu-Mg 、Cu-Sn以及Cu-Cr-Zr合金，其中Cu-Cr-Zr合金作為鐵路接觸線合金具有高強度、高導電率、高的耐磨性以及高的軟化溫度，被國內外認為是目前最理想的接觸線合金。公開號為CN 101386925 A的中國發明專利公開了一種接觸線用Cu-Cr-Zr合金制備工藝，通過該工藝制備的合金，其抗拉強度大，不小于590MPa，但其導電率不高，僅為77%IACS。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強高導接觸線用稀土銅合金及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案的基本構思是：一種高強高導接觸線稀土銅合金，所述稀土銅合金由鉻、鋯、鋅、鈦、銀、銅和稀土元素以及不可避免的雜質元素組成，各組分占稀土銅合金總量的重量百分比為鉻0.2-0.8%，鋯0.1-0.5%，鋅0.1-0.4%，鈦0.1-0.5%，銀0.1-0.4%，稀土元素0.02-0.1%，余量為銅和不可避免的雜質元素。

優選地，所述的稀土元素為鈰、銥中的一種或兩種。

優選地，所述的稀土元素以兩種混合的形式加入時，銥和鈰的重量之比為0.5-1。

一種高強高導接觸線稀土銅合金的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、制備中間合金：將銅、鋯放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為0.05Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1050-1100℃，熔煉0.5-1h，自然冷卻后得到Cu-Zr中間合金，備用；將銅、稀土放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為0.05Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1030-1070℃，熔煉0.5-1h，自然冷卻后得到Cu-稀土中間合金，備用；

步驟二、熔煉、鑄模：將銅、鋅、銀、鈦以及步驟一制得的Cu-Zr中間合金、Cu-稀土中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為0.05Pa，然后充入氮氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1200-1300℃，熔融后注入鑄模，形成鑄錠，所述澆筑溫度控制在1150-1200℃；

步驟三、熱擠壓：將步驟二得到的鑄錠加熱至850-950℃，保溫1-3小時，然后熱擠壓成棒材，擠壓比5-10:1，得到棒坯；

步驟四、固溶處理：將步驟三得到的棒坯裝入熱處理爐中，在850-900℃保溫1-2小時，然后進行水淬，得到合金備用；

步驟五、拉拔變形：將步驟四固溶處理后得到的合金進行拉拔變形，變形量為40-80%；

步驟六、時效處理和拉拔變形：將步驟五拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為450-550℃，保溫2-10小時，之后進行拉拔變形，變形量為20-80%，即制得高強高導稀土銅合金。

優選地，所述步驟六時效處理和拉拔變形的方法為：先在時效溫度450-500℃下保溫2-4小時，進行第一次拉拔變形，變形量為40-80%；然后在時效溫度450-550℃下保溫2-4小時，再進行第二次拉拔變形，變形量為40-80%。

優選地，所述步驟六時效處理和拉拔變形的方法為：先在時效溫度460℃下保溫2小時，進行第一次拉拔變形，變形量為40%；之后在時效溫度450℃下保溫2-4小時，進行第二次拉拔變形，變形量為40-60%；然后在時效溫度450℃下保溫2小時，再進行第三次拉拔變形，變形量為60%。

有益效果

（1）本發明在Cu-Cr-Zr合金的基礎上加入了銀、鋅、鈦和微量的稀土元素，其中，加入銀能夠大幅提高合金的導電率，也能同時提高合金的延伸率；加入鋅能夠提高合金強度，同時可顯著改善合金的機械加工性能；加入鈦能夠充分提高合金的延伸率，提高合金的抗軟化溫度；加入稀土元素不僅能夠改變合金的工藝性，利于精煉、除氣和微合金化，還可以提高合金的抗拉強度、硬度、導電率、軟化溫度、延伸率等。因為加入鋅和鈦量過多會影響合金的導電性，所以鋅和鈦的加入量分別為0.1-0.4%和0.1-0.5%。