專利名稱：一種銅鎂合金接觸線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電類導(dǎo)線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銅鎂合金接觸線的制備方法。
背景技術(shù)：
電氣化鐵路接觸線是應(yīng)用于最惡劣工作環(huán)境中的供電類導(dǎo)線之一，其額定工作張 力較大，并且在長年運(yùn)行時(shí)不斷受到受電弓的沖擊和摩擦，需要忍受電弧燒蝕、溫度變化以 及環(huán)境帶來的影響，因此要求接觸線具有較高的抗拉強(qiáng)度、良好的耐磨性以及導(dǎo)電性。在實(shí) 際應(yīng)用中，還要考慮線材的生產(chǎn)成本和產(chǎn)能等問題。高速鐵路均采用銅合金接觸線，目前我 國在300km/h以上高速電氣化鐵路建設(shè)中基本采用銅鎂合金接觸線。 眾所周知，銅鎂及銅錫線材中，合金成分越高，其強(qiáng)度也就越高，因此添加合金成 分有助于提高材料的強(qiáng)度和熱軟化性，但線材的導(dǎo)電率和韌性卻大幅下降，所以不能單純 依賴提高合金成分來提高接觸線的強(qiáng)度。傳統(tǒng)的銅鎂合金接觸線僅采用冷加工變形使材料 產(chǎn)生附加的強(qiáng)化效果，即冷作硬化。該生產(chǎn)工藝為銅鎂合金保護(hù)熔煉一連續(xù)鑄造(水平/ 上引)一冷加工成型。 由于傳統(tǒng)銅鎂合金接觸線強(qiáng)度是由增加合金成分及冷作硬化來實(shí)現(xiàn)的，因此當(dāng)線
材受熱時(shí)，冷作硬化效果消失較快。另外，一味提高冷加工變形量，一方面會達(dá)到冷作硬化
效果的極限，另一方面會使線材變得脆硬，因此冷作硬化具有一定的局限性。 通過金相分析，傳統(tǒng)銅鎂合金接觸線的金相為粗大晶粒的鑄態(tài)組織。當(dāng)加大拉拔
變形量時(shí)由于鑄態(tài)組織結(jié)合力不均勻，接觸線表面會產(chǎn)生"橘皮"現(xiàn)象，極易發(fā)生拉拔裂紋。
冷加工不能改變這種鑄態(tài)金相結(jié)構(gòu)，所以無法消除粗大晶粒的鑄態(tài)組織帶來的接觸線缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種銅鎂合金接觸線的制備方法，通過連續(xù)擠壓工藝實(shí)現(xiàn)銅鎂合金
的晶粒細(xì)化效果，且產(chǎn)品含氧量極低，從而有效地改善了接觸線的機(jī)電性能。 本發(fā)明技術(shù)方案具體如下 —種銅鎂合金接觸線的制備方法，包括 步驟A :對銅鎂合金進(jìn)行熔煉及連續(xù)鑄造得到銅鎂合金無氧鑄桿； 步驟B :連續(xù)擠壓所述銅鎂合金無氧鑄桿得到銅鎂合金接觸線桿坯； 步驟C :根據(jù)預(yù)定的接觸線截面尺寸對所述銅鎂合金接觸線桿坯進(jìn)行多道次冷變
形加工，制成銅鎂合金接觸線。 較佳地，所述連續(xù)鑄造采用水平連續(xù)鑄造法或上引連續(xù)鑄造法。 較佳地，所述步驟C中，首先對所述銅鎂合金接觸線桿坯進(jìn)行冷軋，然后對冷軋后 的銅鎂合金接觸線桿進(jìn)行多道次冷拉拔制成銅鎂合金接觸線。 較佳地，所述步驟C中，直接對所述銅鎂合金接觸線桿進(jìn)行多道次冷拉拔制成銅 鎂合金接觸線。
較佳地，所述銅鎂合金接觸線平均橫向晶粒尺寸小于0.01mm，含氧量小于 0. 0010%。 本發(fā)明有益效果如下 本發(fā)明所述銅鎂合金接觸線的制備方法通過連續(xù)鑄造及連續(xù)擠壓的工藝確保了 銅鎂合金接觸線極低的含氧量以及超細(xì)晶強(qiáng)化效果。與傳統(tǒng)銅鎂合金接觸線相比，其晶粒 體積比鑄態(tài)組織縮小了數(shù)百萬倍。采用本發(fā)明所述方法制成的銅鎂合金接觸線的綜合強(qiáng) 度是由合金成分、冷作硬化以及超細(xì)晶強(qiáng)化共同作用形成的，其抗拉強(qiáng)度比傳統(tǒng)產(chǎn)品增加 80Mpa，性能均勻性好。采用本發(fā)明所述方法制成的銅鎂合金接觸線性能提高的根本原因在 于接觸線材料在擠壓環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了再結(jié)晶改造，形成了細(xì)小致密的晶粒。采用本發(fā)明所述 方法制造的銅鎂合金接觸線的產(chǎn)品生產(chǎn)效率較高，生產(chǎn)及使用損耗較低，機(jī)械性能和電氣 性能優(yōu)良，符合國家節(jié)能減排的要求，綜合性價(jià)比優(yōu)異。


圖1為本發(fā)明所述銅鎂合金接觸線的制備方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并 與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。 如圖1所示，圖1為本發(fā)明所述銅鎂合金接觸線的制備方法的實(shí)現(xiàn)流程圖，具體包 括以下步驟 步驟101 :進(jìn)行銅鎂合金的熔煉；可采用各種適當(dāng)?shù)娜蹮挿椒ㄟM(jìn)行，銅液采用石墨 及木炭進(jìn)行覆蓋。鎂元素加入方式可以為銅鎂中間合金或者直接按重量加入純鎂至熔煉 爐。 步驟102 :制備連續(xù)銅鎂合金無氧鑄桿；采用上引連續(xù)鑄造或水平連續(xù)鑄造等手 段制備銅鎂合金無氧鑄桿。銅鎂合金無氧鑄桿的直徑為16 24mm。 步驟103 :將銅鎂合金無氧鑄桿送入連續(xù)擠壓機(jī)進(jìn)行連續(xù)擠壓，合金的鑄態(tài)組織 在擠壓腔內(nèi)被破碎細(xì)化，擠壓出的接觸線桿坯直徑為20 30mm，并將其進(jìn)行快速冷卻。擠 壓成型的銅鎂合金接觸線桿坯均勻性較好，具有再結(jié)晶金相組織，其晶粒細(xì)小，含氧量低且 具有高導(dǎo)電性和高延展性。 步驟104 :根據(jù)預(yù)定的接觸線截面尺寸對擠壓成型的銅鎂合金接觸線桿坯進(jìn)行 多道次冷變形加工，變形量為75-85X，得到平均橫向晶粒尺寸小于0.01mm，含氧量小于 0. 0010%的高強(qiáng)度銅鎂合金接觸線。 下面通過兩個(gè)具體實(shí)施例對本發(fā)明所述方法的具體實(shí)現(xiàn)過程予以進(jìn)一步詳細(xì)的 說明。 實(shí)施例一 本發(fā)明所述方法實(shí)施例一的具體步驟如下 1)進(jìn)行非真空銅鎂合金熔煉。采用電磁爐進(jìn)行電解銅熔煉，銅液采用片狀石墨覆 蓋，將銅鎂中間合金按照設(shè)定成分加入，保持爐中鎂元素占總重量的0. 4% 0. 5%，其余 為銅。
2)采用上引連續(xù)鑄造方式制備銅鎂合金無氧鑄桿，制成的銅鎂合金無氧鑄桿的直 徑為20mm。 3)將制成的銅鎂合金無氧鑄桿送入康仿擠壓機(jī)進(jìn)行連續(xù)擠壓，擠壓出的銅鎂合金 接觸線桿坯直徑為30mm。 4)將擠壓出的銅鎂合金接觸線桿坯進(jìn)行冷軋，變形量為40%。 5)對冷扎后的銅鎂合金接觸線桿進(jìn)行多道次冷拉拔，制成高強(qiáng)度銅鎂合金接
觸線。在變形量為39%時(shí)，可得到橫截面積為150mn^銅鎂合金接觸線，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到
560MPa以上，導(dǎo)電率可達(dá)到65% IACS以上；在變形量為43%時(shí)，可得到橫截面積為120mm2
銅鎂合金接觸線，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到580MPa。 實(shí)施例二 本發(fā)明所述方法實(shí)施例二的具體步驟如下 1)進(jìn)行非真空銅鎂合金熔煉。采用電磁爐進(jìn)行電解銅熔煉，銅液采用片狀石墨覆 蓋，將銅鎂中間合金按照設(shè)定成分加入，保持爐中鎂元素占總重量的0. 4% 0. 5%，其余 為銅。 2)采用上引連續(xù)鑄造方式制備銅鎂合金無氧鑄桿，制成的銅鎂合金無氧鑄桿的直 徑為20mm。 3)將制成的銅鎂合金無氧鑄桿送入康仿擠壓機(jī)進(jìn)行連續(xù)擠壓，擠壓出的銅鎂合金 接觸線桿坯直徑為30mm。 4)將擠壓出的銅鎂合金接觸線桿坯進(jìn)行多道次冷拉拔，制成高強(qiáng)度銅鎂合金接 觸線。在變形量為78%時(shí)，可得到橫截面積為150mrf銅鎂合金接觸線，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到 570MPa以上，導(dǎo)電率可達(dá)到65% IACS以上；在變形量為83%時(shí)，可得到橫截面積為120mm2 銅鎂合金接觸線，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到590MPa。 上述兩個(gè)實(shí)施例制成的銅鎂合金接觸線在金相結(jié)構(gòu)上存在細(xì)微差別。 綜上所述，本發(fā)明所述銅鎂合金接觸線的制備方法由于采用了上引/水平連續(xù)鑄
造技術(shù)及連續(xù)擠壓技術(shù)，達(dá)到了極低氧含量和超細(xì)晶強(qiáng)化效果的統(tǒng)一，其線體性能均勻，能
夠在高強(qiáng)度的情況下保持了較高的導(dǎo)電率。整個(gè)工藝過程簡明，無須任何熱處理，產(chǎn)量高，
成本較低，可以廣泛應(yīng)用于高速電氣化鐵路建設(shè)中。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種銅鎂合金接觸線的制備方法，其特征在于，包括步驟A對銅鎂合金進(jìn)行熔煉及連續(xù)鑄造得到銅鎂合金無氧鑄桿；步驟B連續(xù)擠壓所述銅鎂合金無氧鑄桿得到銅鎂合金接觸線桿坯；步驟C根據(jù)預(yù)定的接觸線截面尺寸對所述銅鎂合金接觸線桿坯進(jìn)行多道次冷變形加工，制成銅鎂合金接觸線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)鑄造采用水平連續(xù)鑄造法或上 引連續(xù)鑄造法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，首先對所述銅鎂合金接觸 線桿坯進(jìn)行冷軋，然后對冷軋后的銅鎂合金接觸線桿進(jìn)行多道次冷拉拔制成銅鎂合金接觸 線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，直接對所述銅鎂合金接觸 線桿進(jìn)行多道次冷拉拔制成銅鎂合金接觸線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述銅鎂合金接觸線平均 橫向晶粒尺寸小于0. Olmm，含氧量小于0. 0010%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銅鎂合金接觸線的制備方法，通過采用連續(xù)擠壓使鑄態(tài)的銅鎂合金組織破碎并實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶，得到微小均勻的晶粒組織，使銅鎂合金接觸線具備超細(xì)晶強(qiáng)化效果。其生產(chǎn)工藝流程為連續(xù)鑄造-連續(xù)擠壓-冷加工成型。較之于傳統(tǒng)銅鎂合金接觸線生產(chǎn)工藝，本發(fā)明通過連續(xù)鑄造及連續(xù)擠壓工藝，使連續(xù)鑄造成型的無氧銅鎂合金鑄桿的鑄態(tài)晶粒破碎，并在變形熱的作用下產(chǎn)生再結(jié)晶形成具有細(xì)晶組織的銅鎂合金接觸線桿坯，將該桿坯進(jìn)行冷加工制備出具有超細(xì)晶強(qiáng)化效果的高強(qiáng)度銅鎂合金接觸線。其生產(chǎn)工藝簡單可靠，產(chǎn)量及質(zhì)量完全滿足現(xiàn)有高速電氣化鐵路的要求。
文檔編號B60M1/13GK101710505SQ20091024234
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者萬傳軍, 侯曉俊, 馮岳軍, 劉實(shí), 劉軼倫, 孟憲浩, 寇宗乾, 張強(qiáng), 張曙光, 李學(xué)斌, 汪友順, 王保國, 王祖峰, 鄭斌, 郭志光, 陳?？?申請人:中鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司