电气化铁路用接触线

1、铁路用铜合金接触线的性能及制备,专业：材料学 报告人：倪,主要内容：,1.电气化铁路背景介绍 2.常用接触线种类 3.接触线制备工艺,1.电气化铁路背景介绍,电气化铁路开始于19世纪末，到目前为止，已拥有高速电气化铁路的国家有60多个。全球电气化铁路营运里程已突破25万公里，中国总里程也已达到4.8万公里，跃升为世界第一位。然而，受国内生产水平限制，我国生产的接触导线抗拉强度、导电性普遍比较低，很难适应我国电气化铁路的发展需要。我国时速高于250km/h的电气化铁路中主要从日本、德国等国进口，仅从接触线市场需求来看，2010年需求量已接近20000t。从而，研发新型合金系列，引进和优化先进加工

2、工艺，开发出具有自主知识产权、高强度、高导电性的接触导线，打破国际市场的依赖，已迫在眉睫。,2.常用接触线种类,2.1 接触线背景知识,受电弓,接触线,动车,2.2 常用接触线种类,纯铜接触线,铜锡型接触线,铜镁型接触线,铜铬锆型接触线,复合型接触线,铜银型接触线,接触线种类,1）纯铜接触线,纯铜接触线是由电导率为100IACS的软铜经过冷加工硬化得到的。经冷加工强化接触线的电导率为97.5IACS，而其机械强度较低，约为350MPa。,晶体结构,原子结构,2）铜银型接触线,银属于固溶强化型元素，铜银合金接触导线是在铜中添加0.08% 0.12% 的银元素。银加入到熔融的铜中与铜形成固溶体而使

3、材料得到强化，同时会不同程度地降低铜基材料的导电率，但耐热性却得到了大大的提高。铜银合金接触线的使用温度可达到纯铜接触线的近两倍。,电流容量比较,与国外铜银线比较,3）铜锡型接触线,铜锡合金接触线是在铜中添加0.3%左右的锡元素, 锡与银同样属于固溶型合金元素,提高强度的同时，会使导电率较大幅度降低, 但可大大改善其耐摩耗性能。,4）铜镁型接触线,镁为活泼金属元素, 铜镁合金的熔炼、加工和成形要求必须具备高装备技术水平。铜镁合金接触线首先在德国研制成功，具有强度高(达500MPa)的优点。,5) 铜铬锆型接触线,这是一种热处理强化型的铜合金，具有较高的力学性能，最显著的特点是再结晶温度（大约是

4、）远远高于纯铜的再结晶温度，且具有较高的高温强度。可适用于速度很高的电气化铁路。,表 各种接触线适用的速度范围,6）复合型接触线,复合接触导线有铝包钢和铜包钢两种，包覆技术有内包式和外露式。接触导线强度高，但是电导率偏低，目前应用不是很广泛。,内包式,外露式,强度比较,在现有铜合金型接触线的基础上，开发多元微合金化铜合金是未来接触线发展方向之一。,国内外已开发的多元微合金化铜合金种类及性能,3. 接触线制备工艺,3.1 常规接触线加工工艺,铜锭轧制,复合法,上引连铸,连铸连轧,上引连挤,常规工艺,工艺流程如下：,复合法：铜或铜合金锭 加热 轧制 拉拔,3.2 Conform+冷加工法,原理图,

5、3.3大塑性变形（SPD）法,除了以上几种方法，材料科学工作者也在积极寻求更为先进的加工方法。如大塑性变形法，常见的大塑性变形法主要有：反复折皱-压直法(RCS)、高压扭转法(HPT)、累积扎制复合法(ARB)、等径角挤压法(ECAP)。这些大塑性变形制备超细晶的方法在工艺上各有优缺点，但都有一个共有的特点，即存在不同程度的剪切变形。从剪切变形的剧烈程度、工艺的复杂程度、材料的使用范围以及晶粒的细化效果来看ECAP是最行之有效的超细晶制备工艺之一。,ECAP原理图,原理图,挤压路径,ECAP改进技术 1）旋转模具ECAP 技术,旋转模具改进图,2）多级连续ECAP 法,原理图,ECAR(equal channel angular rolling process),原理图,上模具,下模具,3.4 快速凝固法（rapid solidification ）,定义：通过强制传热，使合金熔液以很高的降温速率冷却的凝固过程。 特点：快速冷凝技术由于凝固过程的冷速快、起始形核过冷度大,