專利名稱：用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明型涉及一種用于制作電氣化鐵路接觸網(wǎng)導線的高強度、高導電率、高韌性的銅合金，屬合金材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電氣化鐵路迅猛異常地發(fā)展已成為眾所周知的事實。由于重載貨運列車(貨運40節(jié)車箱增加到124節(jié))和高速客運列車(由80km/h提高到350km/h)的要求，對接觸網(wǎng)導線張力、耐熱、耐磨、耐大氣腐蝕以及機車取流性能的要求日趨嚴格。電氣化機車線路集電性能是由列車速度和波動傳播速度比值β決定的，即 為保證接觸網(wǎng)線路穩(wěn)定的集電性能，β值應(yīng)控制在0.7為佳。隨列車速度大幅度增加，也就要求C值即波動傳播速度大幅度增加，而波動傳播速度C是由下式?jīng)Q定的C=Tρ]]>T接觸網(wǎng)線張力ρ線密度(kg/m)上式說明要提高波動傳播速度只有兩條途徑，一是減小線密度即減小接觸線每米的質(zhì)量。但由于重載列車在不斷升級，取流日趨增加，顯然此途徑是難以滿足的；再就是提高接觸網(wǎng)導線的張力即強度，增加了接觸網(wǎng)導線的安全性和可靠性。
為此，近年來業(yè)內(nèi)專家在提高接觸線張力方面做了大量研究工作。德國研究人員用在銅合金中加大鎂含量的方法提高強度，但卻因此犧牲了導電率指標(導電率只有62.1％IACS)；日本研究人員采用在銅合金中加入錫做接觸線應(yīng)用在日本國山陽新干線上，使接觸線強度提高了，然而導電率卻下降到62.6％IACS，綜合結(jié)果也不甚理想。最近日本又試制出CT-PHC-110析出強化型接觸線，強度高達535MPa，電導值高達76％IACS，可以認為是性能理想的接觸線，然而其彎曲、卷繞、扭轉(zhuǎn)等韌性性能較差。我國電氣化鐵路對接觸線反復彎曲、扭轉(zhuǎn)、卷繞等韌性、均勻性指標要求十分嚴格，而當今德國、日本等該領(lǐng)域技術(shù)先進國家均不做上述性能檢測或檢測指標偏低，其產(chǎn)品達不到我國的要求，因此，國內(nèi)電氣化鐵路用高強度、高導電率，高韌性合金材料的開發(fā)研制急待進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服已有技術(shù)的缺陷而提供一種具有高強度、高導電率、高韌性、用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金。
本發(fā)明所稱問題是以下技術(shù)方案解決的一種用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金，其特別之處是它由下述配比的原料熔煉而成鎂0.05～0.35％；錫0.35～0.05％；雜質(zhì)總量不大于0.10％；余量為銅。
上述用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金，所述配比中添加稀土元素0.003～0.025％，所述稀土元素為純度＞97％純稀土鈰，或純度≥47％的稀土鈰，其余為鑭系元素中稀土的混合物。
上述用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金，所述配比中鎂與錫的總量不超過0.55％。
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中接觸網(wǎng)線銅元合金材料強度、導電率、韌性等性能指標難以兼顧的問題進行了改進，以銅為基體，填加鎂、錫和稀土元素，根據(jù)接觸網(wǎng)線力學性能、導電性能等方面的要求，經(jīng)反復試驗獲得了一個優(yōu)化的合金配方，形成一種新型的銅鎂錫三元合金或銅鎂錫稀土四元合金材料。采用該合金材料制作的接觸線等導電零部件，力學性能明顯提高，其中強度≥440MPa時，電導率可達83％IACS；強度≥535MPa時，電導率能達到或超過76％IACS。上述兩項指標與目前最先進的日本CT-PHC型接觸線持平，然而其彎曲、卷繞、扭轉(zhuǎn)等性能超過日本CT-PHC型接觸線?；谏鲜鎏攸c，本發(fā)明在接觸網(wǎng)線銅合金材料研制方面具有長足的進步，其應(yīng)用前景十分可觀，可廣泛用于制造各種對強度、導電率、韌性要求較高的導電器件，特別是鐵路電力運輸接觸網(wǎng)上的接觸線、絞線等零部件。
具體實施例方式
本發(fā)明所公開的銅合金配方是在銅的基體中加入少量的鎂和錫制成銅鎂錫三元合金，或是在銅的基體中加入少量的鎂、錫和稀土元素制成的鎂錫稀土銅四元銅合金。其中，鎂和錫熔入銅中可與銅形成固溶體，加劇晶格畸變，起到復合強化作用。加入稀土元素除可以細化晶粒、提高強度、消除或減小成分偏析外，還可以提高合金的導電性能。通過嚴格控制鎂、錫、稀土元素的添加量和配比，達到在提高材料強度和導電率的同時，還可以使合金材料具有高的韌性指標。上述三元合金、四元合金，其合金元素加入量與性能的關(guān)系基本遵循如下規(guī)律隨鎂、錫元素加入量的增加(特別是鎂元素的增加)，合金強度提高但導電率有所下降。試驗表明，采用本發(fā)明銅合金制作的接觸線，當鎂、錫元素加入量不超過0.45％時，強度可達440MPa，電導率可達83％IACS；當鎂、錫元素加入量不超過0.55％時，強度可達535MPa時，電導率達到或超過76％IACS。此外，以上述銅合金制作的接觸線還具有優(yōu)良的韌性指標，反復彎曲、抗扭轉(zhuǎn)、抗卷曲性能也都有了明顯的提高。綜上所述，本發(fā)明銅合金是目前制作接觸網(wǎng)導電零部件的首選材料，當然亦可用于制作其它高強度導電器件。以下給出幾個具體實施例四元銅合金(重量％)

三元銅合金(重量％)

所述三元和四元合金冶煉時，按上述配比稱取原料置入冶煉爐中，按照常規(guī)熔煉方法熔融、冷卻、結(jié)晶、制錠，制成合金錠待用。
若采用本發(fā)明合金制作接觸線時，按上述配比稱取原料，合金熔煉和成坯在上引連鑄機上進行。首先將銅、鎂在真空爐中煉成銅鎂中間合金；銅、稀土元素在真空爐中煉成銅稀土中間合金，爾后再加入銅、錫原料熔煉，熔銅爐溫度控制在1150±20℃。由熔銅爐熔化的合金液體流進保溫爐保溫，經(jīng)熔化保溫的合金液體達到充分均勻化，保溫爐溫度1140±20℃。將結(jié)晶器插入保溫爐液體合金中，上引連鑄制成銅鎂錫合金或銅鎂錫稀土合金桿坯。
權(quán)利要求
1.一種用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金，其特征在于它由下述配比的原料熔煉而成鎂0.05～0.35％；錫0.35～0.05％；雜質(zhì)總量不大于0.10％；余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金，其特征在于所述配比中添加稀土元素0.003～0.025％，所述稀土元素為純度＞97％稀土鈰，或純度≥47％的稀土鈰，其余為鑭系元素中稀土的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金，其特征在于所述原料配比鎂與錫的總量不超過0.55％。
全文摘要
一種用于制造接觸網(wǎng)零部件綜合性能優(yōu)良的銅合金，屬合金材料技術(shù)領(lǐng)域，用于解決提高銅合金材料強度、導電率和韌性的問題。特別之處是它由下述配比的原料熔煉而成鎂0.05～0.35％；錫0.35～0.05％；稀土元素0.003－0.025％；雜質(zhì)總量不大于0.10％；余量為銅。本發(fā)明以銅為基體，填加鎂、錫和稀土元素，經(jīng)反復試驗獲得了一個優(yōu)化的合金配方，形成一種型的銅合金材料。采用該合金材料制作的接觸線等導電零部件，力學性能明顯提高，電導率可達到或超過76％IACS，并具有優(yōu)良的彎曲、卷繞、扭轉(zhuǎn)韌性性能?；谏鲜鎏攸c，本發(fā)明特別適合制作接觸網(wǎng)上的接觸線、絞線等導電零部件。
文檔編號C22C9/02GK1929037SQ20061004818
公開日2007年3月14日 申請日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者張進東, 韓士恩, 王振興, 王漢裴 申請人:邢臺鑫暉銅業(yè)特種線材有限公司