[发明专利]用作时速400公里以上高速铁路接触线材料的高强高导铜合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Cu合金的制备方法，尤其是用作高速铁路特别是时速400公里以上高速铁路的接触线材料的铜合金的制备方法。

背景技术

从2009年起我国高速电气化铁路(以下简称高铁)得到实质性飞跃式发展，京津线、京沪线和京广线相继开通，高铁稳定运行速度为300公里/小时。高速电气化铁路的发展对其关键部件—接触线—产生巨大的市场需求和苛刻的性能要求。要求用作接触线的材料同时具备以下特性：高强度、低线密度、良好的导电性、良好的耐磨擦性、良好的耐腐蚀性等，尤其强度和电导率是最核心指标。

目前高铁接触线采用的导体材料主要有Cu-Mg, Cu-Sn, Cu-Ag, Cu-Sn-Ag, Cu-Ag-Zr, Cu-Cr-Zr等系列Cu合金，其中Cu-Cr-Zr显示了更为优异的强度和电导率综合性能。专利CN200410060463.3及CN200510124589.7公开了Cu-(0.02~0.4)%Zr-(0.04~0.16)%Ag及Cu-(0.2~0.72)%Cr-(0.07~0.15)%Ag两种合金的制备技术。通过熔炼、铸造、热变形、固溶、冷变形、时效及再次冷变形等工艺制备成品。专利CN03135758.X公开了采用快速凝固制粉、压坯、烧结、挤压获得Cu-(0.01~2.5)%Cr-(0.01~2.0)%Zr-(0.01~2.0)%(Y, La, Sm)合金棒材或片材的制备方法，可以获得良好的导电、导热及抗软化性能。专利CN200610017523.2公开了Cu-(0.05~0.40)%Cr-(0.05~0.2)%Zr-<0.20%(Ce+Y)合金成分及其制备技术，通过熔炼、锻造、固溶、变形、时效获得高强高导综合性能以及较好的耐热性和耐磨性。专利CN02148648.4公开了Cu-(0.01~1.0)%Cr-(0.01~0.6)%Zr-(0.05~1.0)%Zn-(0.01~0.30)%(La+Ce)合金成分及制备技术，通过熔炼、热轧、固溶、冷轧、时效、终轧等过程可获得较高的强度和电导率。

美国专利US6679955公开了通过快速凝固获得过饱和固溶体经形变热处理沉淀硬化的Cu-(3~20)%Ag-(0.5~1.5)%Cr-(0.05~0.5)%Zr合金的制备技术。US7172665公开了Cu-(2~6)%Ag-(0.5~0.9)%Cr合金的制备技术，工艺包括均匀后处理、热变形及固溶处理等过程，并可再添加(0.05~0.2)%Zr。US6881281提供了一种具有优良疲劳和中温特性的高强高导Cu-(0.05~1.0)%Cr-(0.05~0.25)%Zr合金，通过严格控制固溶处理参数以调节S的浓度保障良好性能。

随着高速电气化铁路的持续发展，尤其是国家十三五规划明确提出在2020年需建成时速在400公里以上的高速铁路系统，使得与之相匹配的接触线材料性能也必须提高至强度>680 MPa，电导率>78%IACS且400℃退火2h强度下降率<10%的水平。如此苛刻的性能标准使得目前所使用的Cu-Mg, Cu-Sn, Cu-Ag, Cu-Sn-Ag, Cu-Ag-Zr, Cu-Cr-Zr合金均无法满足时速在400公里以上的高速铁路系统对接触线材料性能的最低要求。必须开发新型高性能合金以适应高铁的持续提速发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强高导铜合金的制备方法，该铜合金能满足时速在400公里以上的高速铁路系统对接触线材料的要求。

下面对本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案做具体说明。