電氣化鐵路用接觸線課件

鐵路用銅合金接觸線的性能及制備

專業(yè)：材料學(xué)報(bào)告人：倪鐵路用銅合金接觸線的性能及制備專業(yè)：材料1主要內(nèi)容：1.電氣化鐵路背景介紹2.常用接觸線種類3.接觸線制備工藝主要內(nèi)容：1.電氣化鐵路背景介紹21.電氣化鐵路背景介紹

電氣化鐵路開始于19世紀(jì)末，到目前為止，已擁有高速電氣化鐵路的國家有60多個(gè)。全球電氣化鐵路營運(yùn)里程已突破25萬公里，中國總里程也已達(dá)到4.8萬公里，躍升為世界第一位。然而，受國內(nèi)生產(chǎn)水平限制，我國生產(chǎn)的接觸導(dǎo)線抗拉強(qiáng)度、導(dǎo)電性普遍比較低，很難適應(yīng)我國電氣化鐵路的發(fā)展需要。我國時(shí)速高于250km/h的電氣化鐵路中主要從日本、德國等國進(jìn)口，僅從接觸線市場(chǎng)需求來看，2010年需求量已接近20000t。從而，研發(fā)新型合金系列，引進(jìn)和優(yōu)化先進(jìn)加工工藝，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性的接觸導(dǎo)線，打破國際市場(chǎng)的依賴，已迫在眉睫。

1.電氣化鐵路背景介紹電氣化鐵路開始于1932.常用接觸線種類2.1接觸線背景知識(shí)受電弓接觸線動(dòng)車2.常用接觸線種類2.1接觸線背景知識(shí)受電弓接觸線動(dòng)車42.2常用接觸線種類純銅接觸線銅錫型接觸線銅鎂型接觸線銅鉻鋯型接觸線復(fù)合型接觸線銅銀型接觸線接觸線種類2.2常用接觸線種類純銅接觸線銅錫型接觸線銅鎂型接觸線銅鉻51）純銅接觸線

純銅接觸線是由電導(dǎo)率為100％IACS的軟銅經(jīng)過冷加工硬化得到的。經(jīng)冷加工強(qiáng)化接觸線的電導(dǎo)率為97.5％IACS，而其機(jī)械強(qiáng)度較低，約為350MPa。晶體結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)1）純銅接觸線純銅接觸線是由電導(dǎo)率為1062）銅銀型接觸線

銀屬于固溶強(qiáng)化型元素，銅銀合金接觸導(dǎo)線是在銅中添加0.08%～0.12%的銀元素。銀加入到熔融的銅中與銅形成固溶體而使材料得到強(qiáng)化，同時(shí)會(huì)不同程度地降低銅基材料的導(dǎo)電率，但耐熱性卻得到了大大的提高。銅銀合金接觸線的使用溫度可達(dá)到純銅接觸線的近兩倍。2）銅銀型接觸線銀屬于固溶強(qiáng)化型元素，銅7電流容量比較與國外銅銀線比較電流容量比較與國外銅銀線比較83）銅錫型接觸線

銅錫合金接觸線是在銅中添加0.3%左右的錫元素,錫與銀同樣屬于固溶型合金元素,提高強(qiáng)度的同時(shí)，會(huì)使導(dǎo)電率較大幅度降低,但可大大改善其耐摩耗性能。3）銅錫型接觸線銅錫合金接觸線是在銅中添加0.3%94）銅鎂型接觸線

鎂為活潑金屬元素,銅鎂合金的熔煉、加工和成形要求必須具備高裝備技術(shù)水平。銅鎂合金接觸線首先在德國研制成功，具有強(qiáng)度高(達(dá)500MPa)的優(yōu)點(diǎn)。4）銅鎂型接觸線鎂為活潑金屬元素,銅鎂合金的熔煉、加工105)銅鉻鋯型接觸線

這是一種熱處理強(qiáng)化型的銅合金，具有較高的力學(xué)性能，最顯著的特點(diǎn)是再結(jié)晶溫度（大約是５００℃）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純銅的再結(jié)晶溫度，且具有較高的高溫強(qiáng)度?？蛇m用于速度很高的電氣化鐵路。表各種接觸線適用的速度范圍5)銅鉻鋯型接觸線這是一種熱處理強(qiáng)化116）復(fù)合型接觸線

復(fù)合接觸導(dǎo)線有鋁包鋼和銅包鋼兩種，包覆技術(shù)有內(nèi)包式和外露式。接觸導(dǎo)線強(qiáng)度高，但是電導(dǎo)率偏低，目前應(yīng)用不是很廣泛。內(nèi)包式外露式強(qiáng)度比較6）復(fù)合型接觸線復(fù)合接觸導(dǎo)線有鋁包鋼和銅包鋼12在現(xiàn)有銅合金型接觸線的基礎(chǔ)上，開發(fā)多元微合金化銅合金是未來接觸線發(fā)展方向之一。國內(nèi)外已開發(fā)的多元微合金化銅合金種類及性能在現(xiàn)有銅合金型接觸線的基礎(chǔ)上，開發(fā)多元微合金化銅133.接觸線制備工藝3.1常規(guī)接觸線加工工藝銅錠軋制復(fù)合法上引連鑄連鑄連軋上引連擠常規(guī)工藝3.接觸線制備工藝3.1常規(guī)接觸線加工工藝銅錠軋制復(fù)合法14工藝流程如下：復(fù)合法：銅或銅合金錠加熱軋制拉拔工藝流程如下：復(fù)合法：銅或銅合金錠加熱153.2Conform+冷加工法原理圖3.2Conform+冷加工法原理圖163.3大塑性變形（SPD）法

除了以上幾種方法，材料科學(xué)工作者也在積極尋求更為先進(jìn)的加工方法。如大塑性變形法，常見的大塑性變形法主要有：反復(fù)折皺-壓直法(RCS)、高壓扭轉(zhuǎn)法(HPT)、累積扎制——復(fù)合法(ARB)、等徑角擠壓法(ECAP)。這些大塑性變形制備超細(xì)晶的方法在工藝上各有優(yōu)缺點(diǎn)，但都有一個(gè)共有的特點(diǎn)，即存在不同程度的剪切變形。從剪切變形的劇烈程度、工藝的復(fù)雜程度、材料的使用范圍以及晶粒的細(xì)化效果來看ECAP是最行之有效的超細(xì)晶制備工藝之一。3.3大塑性變形（SPD）法除了以上幾種17ECAP原理圖原理圖擠壓路徑ECAP原理圖原理圖擠壓路徑18ECAP改進(jìn)技術(shù)

1）旋轉(zhuǎn)模具ECAP技術(shù)ECAP改進(jìn)技術(shù)

1）旋轉(zhuǎn)模具ECAP技術(shù)19旋轉(zhuǎn)模具改進(jìn)圖旋轉(zhuǎn)模具改進(jìn)圖202）多級(jí)連續(xù)ECAP法原理圖2）多級(jí)連續(xù)ECAP法原理圖21ECAR(equalchannelangularrollingprocess)原理圖上模具下模具ECAR(equalchannelangularrol223.4快速凝固法（rapidsolidification）

定義：通過強(qiáng)制傳熱，使合金熔液以很高的降溫速率冷卻的凝固過程。

特點(diǎn)：快速冷凝技術(shù)由于凝固過程的冷速快、起始形核過冷度大,生長速率高,結(jié)果使固/液界面偏離平衡,因而呈現(xiàn)出一系列與常規(guī)合金不同的組織和結(jié)構(gòu)特征。主要的快速凝固法有：氣槍法、旋鑄法和霧化法。3.4快速凝固法（rapidsolidification23氣槍法氣槍法氣槍法氣槍法24旋鑄法旋鑄法25霧化法霧化法26謝謝謝謝27鐵路用銅合金接觸線的性能及制備

專業(yè)：材料學(xué)報(bào)告人：倪鐵路用銅合金接觸線的性能及制備專業(yè)：材料28主要內(nèi)容：1.電氣化鐵路背景介紹2.常用接觸線種類3.接觸線制備工藝主要內(nèi)容：1.電氣化鐵路背景介紹291.電氣化鐵路背景介紹

電氣化鐵路開始于19世紀(jì)末，到目前為止，已擁有高速電氣化鐵路的國家有60多個(gè)。全球電氣化鐵路營運(yùn)里程已突破25萬公里，中國總里程也已達(dá)到4.8萬公里，躍升為世界第一位。然而，受國內(nèi)生產(chǎn)水平限制，我國生產(chǎn)的接觸導(dǎo)線抗拉強(qiáng)度、導(dǎo)電性普遍比較低，很難適應(yīng)我國電氣化鐵路的發(fā)展需要。我國時(shí)速高于250km/h的電氣化鐵路中主要從日本、德國等國進(jìn)口，僅從接觸線市場(chǎng)需求來看，2010年需求量已接近20000t。從而，研發(fā)新型合金系列，引進(jìn)和優(yōu)化先進(jìn)加工工藝，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性的接觸導(dǎo)線，打破國際市場(chǎng)的依賴，已迫在眉睫。

1.電氣化鐵路背景介紹電氣化鐵路開始于19302.常用接觸線種類2.1接觸線背景知識(shí)受電弓接觸線動(dòng)車2.常用接觸線種類2.1接觸線背景知識(shí)受電弓接觸線動(dòng)車312.2常用接觸線種類純銅接觸線銅錫型接觸線銅鎂型接觸線銅鉻鋯型接觸線復(fù)合型接觸線銅銀型接觸線接觸線種類2.2常用接觸線種類純銅接觸線銅錫型接觸線銅鎂型接觸線銅鉻321）純銅接觸線

純銅接觸線是由電導(dǎo)率為100％IACS的軟銅經(jīng)過冷加工硬化得到的。經(jīng)冷加工強(qiáng)化接觸線的電導(dǎo)率為97.5％IACS，而其機(jī)械強(qiáng)度較低，約為350MPa。晶體結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)1）純銅接觸線純銅接觸線是由電導(dǎo)率為10332）銅銀型接觸線

銀屬于固溶強(qiáng)化型元素，銅銀合金接觸導(dǎo)線是在銅中添加0.08%～0.12%的銀元素。銀加入到熔融的銅中與銅形成固溶體而使材料得到強(qiáng)化，同時(shí)會(huì)不同程度地降低銅基材料的導(dǎo)電率，但耐熱性卻得到了大大的提高。銅銀合金接觸線的使用溫度可達(dá)到純銅接觸線的近兩倍。2）銅銀型接觸線銀屬于固溶強(qiáng)化型元素，銅34電流容量比較與國外銅銀線比較電流容量比較與國外銅銀線比較353）銅錫型接觸線

銅錫合金接觸線是在銅中添加0.3%左右的錫元素,錫與銀同樣屬于固溶型合金元素,提高強(qiáng)度的同時(shí)，會(huì)使導(dǎo)電率較大幅度降低,但可大大改善其耐摩耗性能。3）銅錫型接觸線銅錫合金接觸線是在銅中添加0.3%364）銅鎂型接觸線

鎂為活潑金屬元素,銅鎂合金的熔煉、加工和成形要求必須具備高裝備技術(shù)水平。銅鎂合金接觸線首先在德國研制成功，具有強(qiáng)度高(達(dá)500MPa)的優(yōu)點(diǎn)。4）銅鎂型接觸線鎂為活潑金屬元素,銅鎂合金的熔煉、加工375)銅鉻鋯型接觸線

這是一種熱處理強(qiáng)化型的銅合金，具有較高的力學(xué)性能，最顯著的特點(diǎn)是再結(jié)晶溫度（大約是５００℃）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純銅的再結(jié)晶溫度，且具有較高的高溫強(qiáng)度?？蛇m用于速度很高的電氣化鐵路。表各種接觸線適用的速度范圍5)銅鉻鋯型接觸線這是一種熱處理強(qiáng)化386）復(fù)合型接觸線

復(fù)合接觸導(dǎo)線有鋁包鋼和銅包鋼兩種，包覆技術(shù)有內(nèi)包式和外露式。接觸導(dǎo)線強(qiáng)度高，但是電導(dǎo)率偏低，目前應(yīng)用不是很廣泛。內(nèi)包式外露式強(qiáng)度比較6）復(fù)合型接觸線復(fù)合接觸導(dǎo)線有鋁包鋼和銅包鋼39在現(xiàn)有銅合金型接觸線的基礎(chǔ)上，開發(fā)多元微合金化銅合金是未來接觸線發(fā)展方向之一。國內(nèi)外已開發(fā)的多元微合金化銅合金種類及性能在現(xiàn)有銅合金型接觸線的基礎(chǔ)上，開發(fā)多元微合金化銅403.接觸線制備工藝3.1常規(guī)接觸線加工工藝銅錠軋制復(fù)合法上引連鑄連鑄連軋上引連擠常規(guī)工藝3.接觸線制備工藝3.1常規(guī)接觸線加工工藝銅錠軋制復(fù)合法41工藝流程如下：復(fù)合法：銅或銅合金錠加熱軋制拉拔工藝流程如下：復(fù)合法：銅或銅合金錠加熱423.2Conform+冷加工法原理圖3.2Conform+冷加工法原理圖433.3大塑性變形（SPD）法

除了以上幾種方法，材料科學(xué)工作者也在積極尋求更為先進(jìn)的加工方法。如大塑性變形法，常見的大塑性變形法主要有：反復(fù)折皺-壓直法(RCS)、高壓扭轉(zhuǎn)法(HPT)、累積扎制——復(fù)合法(ARB)、等徑角擠壓法(ECAP)。這些大塑性變形制備超細(xì)晶的方法在工藝上各有優(yōu)缺點(diǎn)，但都有一個(gè)共有的特點(diǎn)，即存在不同程度的剪切變形。從剪切變形的劇烈程度、工藝的復(fù)雜程度、材料的使用范圍以及晶粒的細(xì)化效果來看ECAP是最行之有效的超細(xì)晶制備工藝之一。3.3大塑性變形（SPD）法除了以上幾種44ECAP原理圖原理圖擠壓路徑ECAP原理圖原理圖擠壓路徑45ECAP改進(jìn)技術(shù)

1）旋轉(zhuǎn)模具ECAP技術(shù)ECAP改進(jìn)技術(shù)

1）旋轉(zhuǎn)模具ECAP技術(shù)46旋轉(zhuǎn)模具改進(jìn)圖旋轉(zhuǎn)模具改進(jìn)圖472）多級(jí)連續(xù)ECAP法原理圖2）多級(jí)連續(xù)ECAP法原理圖48ECAR(equalchannelangularrollingprocess)原理圖上模具下模具ECAR(equalchannelangularrol493.4快速凝固法（rapidso