本发明高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺,涉及铜合金加工,尤其涉及一种高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺。
背景技术:
1、cu-cr-zr合金由于高强度、高导电、高耐磨以及抗高温软化性能,是高速轨道交通接触线的理想材料。作为一种典型时效强化型合金,时效处理可使cu-cr-zr合金强度大幅提升,同时第二相粒子的析出减少了基体中溶质原子,电导率也会得到相应提高。然而,时效温度对于第二相粒子析出的驱动力有限,这就导致了cu-cr-zr合金强度不能满足接触线的强度要求。施加强塑性变形是促进第二相粒子的析出有效措施。然而,传统的大塑性变形工艺,如ecap(equal channel angular pressing),hpt(high pressure torsion),arb(accumulative roll bonding)等不具有连续制造特点,因此不适用于cu-cr-zr合金线材。连续挤压是一种具有大塑性变形量的连续制造技术,可应用于cu-cr-zr合金接触线的生产中。然而,在单道次连续挤压过程中,由于cu-cr-zr合金的高变形抗力,使产品存在边部变形大,第二相粒子析出充分,强度高;而心部变形小,第二相粒子析出不完全,强度低的缺点,不能满足应用要求。
2、针对上述现有技术中所存在的问题,研究设计一种新型的高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺,从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
1、根据上述现有技术提出的cu-cr-zr合金接触线存在低强度、组织性能不均匀的技术问题,而提供一种高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺。本发明主要采用多道次连续挤压的方式增加cu-cr-zr合金接触线塑性变形量,促进第二相粒子的析出,配合后续时效工艺,可获取高强高导的cu-cr-zr合金接触线。同时通过多道次的连续挤压,使接触线边部和心部得到趋于一致的塑性变形,所制备的接触线具有组织、性能均匀的特点。
2、本发明采用的技术手段如下:
3、一种高强高导cu-cr-zr合金接触线,按质量百分数计,合金成分如下:cr为0.5-1.5%,zr为0.05-0.25%,其余为cu基体。
4、一种高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺包括如下步骤:
5、11、连续铸造:称取纯度大于99.95wt.%的电解铜加入炉中熔化。采用红外测温仪测量熔体温度,当温度在1250-1400℃时按比例加入纯度大于99.9%的cr以及纯度大于99.95%的zr,保温并施加电磁场对熔体进行电磁搅拌。后连续铸造成直径为8-30 mm的铸杆,连续铸造包括上引连续铸造,下引连续铸造或水平连续铸造中的一种。
6、12、连续挤压:将连续挤压腔体模具放入在保温炉中预热,预热温度为400-500℃,预热时间为20-60 min,然后装载模具。连续挤压首先将冷态纯铜杆送入进行挤压预热,然后将室温状态的cu-cr-zr合金铸杆放入挤压机中进行挤压。其中,在连续挤压机出口对产品进行冷却。
7、13、多道次连续挤压:将连续挤压腔体模具放入在保温炉中预热,预热温度为400-500℃,预热时间为20-60 min,然后装载模具。连续挤压首先将冷态纯铜杆送入进行挤压预热,然后将第一道次的cu-cr-zr合金铸杆放入连续挤压机中进行多道次连续挤压。其中,在连续挤压机出口对产品进行冷却。此过程重复次数为2-5次。
8、14、拉拔成形;根据所需接触线横截面尺寸,对步骤13处理后得到的cu-cr-zr杆进行拉拔成形。其中,此过程可通过单道次或多道次拉拔成形,拉拔速度为15-25 m/min。
9、15、时效: 将最终成形的cu-cr-zr合金接触线进行时效处理,时效温度为300-600℃,时效时间为0.5-12h。
10、16、精整: 包括对接触线的清洗、去皮、光亮处理等。
11、较现有技术相比,本发明具有以下优点:
12、本发明提供的高强高导cu-cr-zr合金接触线具有显微组织均匀、强度高、耐磨性好以及导电性能优良的特点;由于cu-cr-zr合金具有高变形抗力,在传统的挤压、单道次连续挤压或拉拔成形过程中合金不能充分变形,即承受大变形的表面部分组织细小,第二相析出充分,而心部承受较小变形量,因此显微组织粗大,且第二相析出不充分,这就导致了接触线整体强度低、导电性能差的缺点;增加心部变形量是制备高强、高导cu-cr-zr合金接触线的关键技术,本发明通过多道次的连续挤压工艺,增加接触线心部变形量,细化心部组织,促进心部第二相析出,使接触线的表面和心部具有均一化的性能,同时满足高速轨道交通接触线高强、高导的要求。
13、综上,应用本发明的技术方案解决了现有技术中的cu-cr-zr合金接触线存在显微组织不均匀、强度低以及导电性能差等一系列问题。
1.一种高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺,其特征在于:
2.根据权利要求1所述的高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺,其特征在于:
3.根据权利要求1所述的高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺,其特征在于:
4.根据权利要求1所述的高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺,其特征在于:
5.根据权利要求4所述的高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺,其特征在于:
6.根据权利要求1所述的高强高导cu-cr-zr合金接触线的制备工艺,其特征在于: