对自生复合CuCr合金电车线综合性能的影响..pdf

《对自生复合CuCr合金电车线综合性能的影响.》.pdf文章编号:1001一973l{2001)02—0158一03凝固工艺对自生复合Cu—Cr合金电车线综合性能的影响’彭立明1,毛协民1,温宏权2(1f上海大学材料科学与工程学院,上海200072;,上海201900)摘要:自生复合Cu—cr夸金是一种高强度与高导电率兼顾的新型电车线材料。苯文采用定向凝固连续铸造技术成功稍备了纤堆增强的自生复夸cu—cr夸垒电车线线坯,考察了合金成分、定向凝固连铸的工艺参数对电车线的力学性能、导电性能厦综夸性能M指标的影响。关键词:电车线;自生复合;凝固参数中圈分类号:TGl44文献标识码:Al引言电车线(叉称接触导线)是电气化铁路接触网的主要元件。。除电气化铁路外,接触导线还广泛使用为工矿电机车,城市交通用电车及起重行车等滑接触电线。铜电车线是目前广泛采用的接触导线。铜电车线大致可分纯铜导线与铜合金线两类[1“]。在铜电车线研究中,长期以来一直存在着高强度和高导电率之间的矛盾。纯铜导线是一种拉拔成线后不经退火就直接使用的硬铜导线,其强化仅靠冷作硬化来实现,这类电车线往往强度不高,且其强化效果会因自然时效作用在使用过程中显著衰减。铜合金则是在铜基体中加人Ag、cd、sn、cr、zr、Re等金属元素,主要依靠固溶强化、冷作硬化及第二相时效弥散强化作用来使钢材强度提高,但这种铜台金接触导线性能往往与合金元素种类、含量以及冷变形度有很大关系,工艺不易掌握,且在铜基体中由于溶质原子的嵌入而gI起大量晶格畸变,铜合金线的电导率下降幅度较大。因此寻找一种兼顾强度与导电率的电车线材料及制备技术是当前铜电车线研究的方向。本文研制的自生复合电车线正是在这样的背景下展开的。2实验方案实验是在自行设计的定向凝固连铸机上进行的。选择cu—cr合金作为实验材料主要基于如下考虑:(1)cu—cr合金在富cu角有一共晶反应(共晶点成分为1|28%cr),能满足实现与cu相共生生长的基本条件,且cr元素在锕基体中固溶度很小(%),尽量避免了溶质原子对铜基体导电性能的不良影响;(2)共晶反应生成的第二相——cr相的弹性模量及导电率都较高;(3)熔化制备工艺比较方便。实验用cu—“·收稿日期t1999—11—12158模精铸而成。本文选取四种合金成分研究对象;cu—“cr,cu—%cr,%cr及cu—%Q(质量分数)。分别在不同工艺参数条件下制备了电车线试棒,经取样、打磨、抛光、腐蚀后观察其组织形态,并测定了各自的机械性能与导电性能。3结果与分析采用定向凝固连铸工艺的cu—cr台金与非定向的普通连铸cu—cr合金试样在组织形态形成了显著的差异,如图1所示。(cu)固溶体相,黑色为B(cr)固溶体相,由于cu原子在p相中同溶度很小,本文其余各处均简称口固溶体相为cr相。普通连铸自由凝固后cu—cr台金中cr相质点弥散分布在等轴状a基体内部或晶界上(见图la);定向凝固后cf质点则主要分布在胞(枝)状cu晶体之间,在整体上沿着凝固方向纤维状排列,形成基体相与增强相均匀相间生长的自生复合组织(见图lb)。正