铜合金接触线的研究现状

1铜合金接触线的基本情况  铜材导电性好, 但强度不足。长期以来, 在铜接触导线研究方面, 一直存在高强度和高导电率之间的矛盾。一般来说, 要保持铜的高导电率,强度往往不足; 而要提高强度, 则需加入合金成分, 那样又会很大程度上降低铜材的导电率[9 ] 。Cu 中加入一些高熔点、高强度的金属和铜形成固溶体, 导致铜原子点阵畸变, 使电子运动阻力增加, 因而电阻增大, 加入量越多, 晶格畸变程度越大, 因而电阻率上升, 导电率下降。人们在解决高强度和高导电率这对矛盾时, 大都是在尽可能少的降低铜导线导电率的前提下, 采用固溶强化、变形强化或沉淀强化来提高铜材的强度。国内外对于高速轨道用关键材料都进行了长期的基础研究和应用研究[10～14 ] 。高速轨道用接触导线一般添加一些高熔点、高硬度、低固溶度的金属, 如Cr , Nb , Ag 等, 借助合金质点的纤维状排列,在不影响导电率的前提下来增加铜线材的强度和耐磨性。另外日本还采用大变形强化技术, 进行Cr , Nb 系铜基复合材料强化的研究工作。国内上海大学和西北工业大学提出采用定向凝固工艺来提高铜合金强度。定向凝固技术使Cr 在铜线中成纤维状排列, 提高强度, 同时解决高导电率和高强度的矛盾, 这项工艺目前还处于基础研究阶段。我国在高速列车建设方面起步较晚, 电力机车接触导线制造技术相对落后, 在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上, 缺乏有效手段,大大影响了最终产品性能。目前, 采用的生产接触导线的工艺主要是采用上引连铸加拉拔工艺[15 ] 。由于国产上引设备多为连体炉(即熔化炉与保温炉为一体) , 加料后立刻引出, 没有沉静过程, 造成炉料温差大、杂质不易排除、脱氧不彻底、吸气严重等问题。 

2 铜合金接触线材料方面的研究  铜合金接触导线的主要优点是: 高温强度高,耐磨性好, 并且有良好的导电性能。基于以上优点, 国内外对铜合金接触线材料进行了大量研究[16～19 ] 。表3 为国内外已经产业化或试制的铜合金接触线的主要技术性能指标[4 ,8 ,20～23 ] 。