接觸線用稀土微合金化高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-Zr合金時(shí)效析出特性研究.pdf

1、針對(duì)我國(guó)高速電氣化鐵路對(duì)接觸線用材料提出的性能要求,研制和開(kāi)發(fā)了新型接觸線用稀土微合金化高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-Zr(-RE)合金材料,并對(duì)其時(shí)效析出特性進(jìn)行了研究. 采用相對(duì)電阻率γ和其變化量△γ作為評(píng)價(jià)時(shí)效過(guò)程的參數(shù),基于動(dòng)態(tài)電阻法對(duì)合金等溫加熱和等速(變溫)加熱時(shí)效析出動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究.研究表明:隨等溫時(shí)效溫度升高,孕育期縮短,△γ的增加速率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；合金在等速加熱時(shí)效時(shí),加熱速率較小則△γ較大,而加熱速率越大則時(shí)效過(guò)程開(kāi)

2、始和結(jié)束的溫度也越高. 對(duì)比研究了幾種合金時(shí)效析出行為和強(qiáng)化機(jī)理,研究發(fā)現(xiàn):固溶態(tài)合金進(jìn)行時(shí)效處理時(shí),時(shí)效初期顯微硬度和導(dǎo)電率均大幅上升,Cu-Cr-Zr合金經(jīng)480℃×2 h時(shí)效后顯微硬度和導(dǎo)電率分別為106 HV和72.8﹪IACS；對(duì)固溶態(tài)合金施以冷變形后,可為析出相的形核及生長(zhǎng)提供有利條件并加速時(shí)效析出過(guò)程的進(jìn)行,同時(shí)會(huì)出現(xiàn)析出和再結(jié)晶兩個(gè)過(guò)程,二者交互作用會(huì)對(duì)時(shí)效后組織和性能產(chǎn)生影響,Cu-Cr-Zr合金經(jīng)固溶-60﹪

3、變形-480℃×1h時(shí)效后性能為154 HV和83.5﹪IACS:添加微量RE后,相同時(shí)效處理后合金顯微硬度比Cu-Cr-Zr合金高出約15～20 HV,而導(dǎo)電率則降低約2﹪～4﹪IACS,同時(shí)改善了Cu-Cr-Zr合金高溫性能,其抗軟化溫度提高約30～40℃；微觀分析表明,合金的時(shí)效析出強(qiáng)化,是由在銅基體上析出體心立方晶格的Cr和面心立方CrCu<,2>(Zr,Mg)兩種析出相共同作用造成的；研究提出了合金接觸線加工工藝,加工后線材力

4、學(xué)性能達(dá)到:抗拉強(qiáng)度,605.6 MPa；導(dǎo)電率,80.8﹪IACS；延伸率,10.2﹪.完全滿足高速電氣化鐵路對(duì)接觸線高強(qiáng)(≥550MPa)、高導(dǎo)(≥80﹪IACS)及延伸率(≥5﹪)等方面的要求.在采用矩形梁彎曲試驗(yàn)進(jìn)行應(yīng)變分布測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)上,首次利用勒讓德多項(xiàng)式作為裂紋柔度法中的插值函數(shù)對(duì)合金線材殘余應(yīng)力大小及分布進(jìn)行了計(jì)算.經(jīng)固溶-時(shí)效-變形處理后合金殘余應(yīng)力將發(fā)生釋放并降低到約-50 MPa～30 MPa范圍內(nèi). 在

5、自制電磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上對(duì)合金導(dǎo)線進(jìn)行了電滑動(dòng)磨損試驗(yàn):相同試驗(yàn)條件下,三種Cu-Cr-Zr-RE合金耐磨性均優(yōu)于Cu-Cr-Zr合金,其中又以Cu-Cr-Zr-Ce合金耐磨性最好；隨著載流強(qiáng)度的增加,RE對(duì)Cu-Cr-Zr合金耐磨性能的改善作用有所下降；SEM觀察和EDS分析均表明,未加電流情況下,合金的滑動(dòng)磨損形式有粘著磨損、磨粒磨損和疲勞磨損,其中疲勞磨損為其主要磨損形式,而在載流磨損條件下,合金的磨損增加了電燒蝕磨損形式；研究發(fā)現(xiàn)在磨