[發明專利]一種銅基復合材料

在審

• 申請號: 201710174621.5
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107245599A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 羅毅
• 申請（專利權）人: 福州市閩川科技有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/03
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及金屬復合材料領域，特別是一種銅基復合功能材料。

背景技術

隨著高速鐵路的迅猛發展，對電氣化鐵路接觸線所用材料的要求也越來越高。接觸線是所有供電類導線中工作環境最惡劣的一種，正常工作時需要承受沖擊、振動、溫差變化、環境腐蝕、磨耗、電火花燒蝕和極大的工作張力，其性能直接影響到高速列車的安全運行。根據高速鐵路的技術要求，電氣化鐵路接觸線應滿足以下性能：①抗拉強度高，綜合拉斷力不小于40kN；②高電導率以減少電能損耗；③耐磨性好，使用壽命不短于20年；④耐熱性好，300℃保溫2h后的抗拉強度不小于初始態的90％；⑤抗大氣腐蝕性能好，這在空氣污染嚴重、溫暖潮濕的沿海及工業區尤為重要；⑥線膨脹系數小以提高接觸網的穩定性。

從使用材料來看，電氣化鐵路接觸線主要有3大類，分別是：純銅接觸線、銅合金接觸線、復合金屬接觸線。所有元素中電導率最高純銀，純銅笫二，純金第三，純鋁第四，其它就更低。純銅接觸線是無氧銅桿拉拔成型后使用的接觸線，其強化僅僅依靠加工硬化來實現，其優點是導電性優異，耐蝕性好，但強度低，易發生斷線，抗軟化溫度低，耐熱性能差，耐磨性差；隨著牽引電力機車功率增大，其壽命大大縮短。銀屬貴金屬成本太高。當今為提高電導率采用銀銅售價均超過百萬元一噸。因此，純銀和純銅接觸線無法滿足高速電氣化鐵路的要求。而其它復合金屬接觸線，如鋁包鋼、銅包鋼復合接觸線等，其耐腐蝕性比銅和銅合金差。

采用合金化可以明顯改善純銅接觸線的耐熱性能，提高軟化溫度以及力學強度，同時利用多元微量的原則，可使合金元素對電導率的影響降至最小，滿足高速電氣化鐵路對接觸線的要求。因此，采用多元微量的傳統合金冶煉方法，仍是高強高導銅合金接觸線的發展方向。由于銅合金接觸線高溫強度高，耐磨性好，而相對電導率下降不大，所以目前在電氣化鐵路接觸網中占主導地位。國外高速電氣化鐵路幾乎全部采用銅合金接觸線。我國鐵道部從運輸、供電安全可靠、減少維修及經濟方面的考慮，也提倡在高速線路上推廣使用銅合金接觸線。

在接觸線的研制中，常用的合金元素主要有Ag、Cd、Cr、Zr、Sn、Mg、Re等。目前,銅合金接觸線材料的研發主要有以下幾種：

(1)銀銅合金型接觸線，包括銀銅和銅錫銀。目前，研究主要集中于添加第三元素對銀銅合金接觸線性能的影響。結果表明，微量稀土元素的加入可以提高銀銅接觸線的強度、硬度和耐熱性，而對銀銅接觸線的導電性影響很小。

(2)錫銅合金型接觸線。這一類接觸線制造工藝簡單，成品率高，價格相對便宜。日本運行速度300km/h的東海道新干線和山陽新干線提速工程中采用新型銅錫合金接觸線。

(3)鉻鋯銅合金接觸線。這一類接觸線具有較高的高溫強度，并有較好的耐磨性能。

IACS：International Annealed Copper Standard，用來表征金屬或合金的導電率(參比于標準退火純銅)，一般定義標準退火純銅的導電率為100％IACS，即5.80E+7(1/Ω·m)或58(m/Ω·mm&sup2；)。IACS制是將純銅的電導率作100％，其他材料與之比較得出的數據。

抗拉強度(tensile strength)：試樣拉斷前承受的最大標稱拉應力。

抗拉強度是金屬由均勻塑性變形向局部集中塑性變形過渡的臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下的最大承載能力。對于塑性材料，它表征材料最大均勻塑性變形的抗力，拉伸試樣在承受最大拉應力之前，變形是均勻一致的，但超出之后，金屬開始出現縮頸現象，即產生集中變形；對于沒有(或很小)均勻塑性變形的脆性材料，它反映了材料的斷裂抗力。符號為RM，單位為MPa。

商品名為“C36000”的進口高耐磨銅合金：特性：＞70％IACS～≥100％IACS，抗拉強度＞400MPa～700MPa，軟化溫度＞3000C，組分不明，可用在航空、航天、導彈、雷達、軍工、高科技領域、高速電氣化鐵路的接觸網線、承力索及電器配件等。目前要獲得性能較好的銅合金，需要依賴進口。

發明內容

本發明的目的是針對以上對高速電氣化鐵路的接觸網線用材料的訴求，提供一種銅基復合材料，電導率≥100％IACS，抗垃強度≥440Mpa，能解決當今高速電氣化列車接觸網線要求高電導率、同時必須高拉強度的難題。

為了達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種銅基復合材料，由以下重量百分比的各組分組成：

鑭鈰合金：0.008～0.012％；

硒碲合金：0.8～1.2％；

余量為高純陰極銅。