[发明专利]一种用于高速铁路接触线的铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于高速铁路接触线的铜合金，所述铜合金含有Ni、Al或Si、以及Cu，其中Ni重量百分比为0.6%~1.2%、Al或Si为0.1%~0.2%，余量为铜；且Al或者Si与Ni结合形成Ni₃Al或者Ni₃Si化合物；该化合物与Cu基体存在cube‑on‑cube位向关系，且两者的相界面为全共格相界面。本发明还提供了所述铜合金的制备方法，通过水平连铸系统进行熔化铸造形成铸棒、然后进行热挤压、退火，制得所述铜合金。本发明制得的铜合金具有高强高导特点，强度能达到550 MPa以上，可以用作时速在400公里以上的高速铁路接触线材料。

技术领域

本发明涉及一种Cu合金及其制备方法，尤其是一种可用作高速铁路尤其是时速400公里以上高速铁路接触线材料的铜合金及其制备方法。

背景技术

从2009年起我国高速电气化铁路(以下简称高铁)得到实质的飞跃式发展，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、高温温度及抗软化性能。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。

随着高速电气化铁路的持续发展，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。这意味着与之相匹配的接触线材料性能也必须进一步提高强度和电导率，必须开发新型高性能合金以适应高速铁路的持续提速发展。

发明内容

本发明的目的拟提供一种用于高速铁路接触线的高强高导铜合金及其制备方法，该铜合金可作为高速铁路尤其是时速在400公里以上的高速铁路接触线材料。