一种铜基复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种铜基复合材料，由以下重量百分比的各组分组成：镧铈合金：0.008～0.012％；硒碲合金：0.8～1.2％；余量为高纯阴极铜。本发明专利技术所述铜基复合材料，电导率≥100％IACS，抗垃强度≥440Mpa，能解决当今高速电气化列车接触网线要求高电导率、同时必须高抗拉强度的难题。

A copper matrix composite

The present invention discloses a copper base composite material, which is composed of the following components of weight percentage: lanthanum cerium alloy: 0.008 to 0.012%; selenium tellurium alloy: 0.8 to 1.2%; residual high purity cathode copper. The invention of the copper based composite material, the conductivity is greater than or equal to 100%IACS, the anti La strength more than 440Mpa, can solve the high-speed electric railway contact line requires high conductivity, high tensile strength and have problem.

【技术实现步骤摘要】
一种铜基复合材料
本专利技术涉及金属复合材料领域，特别是一种铜基复合功能材料。
技术介绍
随着高速铁路的迅猛发展，对电气化铁路接触线所用材料的要求也越来越高。接触线是所有供电类导线中工作环境最恶劣的一种，正常工作时需要承受冲击、振动、温差变化、环境腐蚀、磨耗、电火花烧蚀和极大的工作张力，其性能直接影响到高速列车的安全运行。根据高速铁路的技术要求，电气化铁路接触线应满足以下性能：①抗拉强度高，综合拉断力不小于40kN；②高电导率以减少电能损耗；③耐磨性好，使用寿命不短于20年；④耐热性好，300℃保温2h后的抗拉强度不小于初始态的90％；⑤抗大气腐蚀性能好，这在空气污染严重、温暖潮湿的沿海及工业区尤为重要；⑥线膨胀系数小以提高接触网的稳定性。从使用材料来看，电气化铁路接触线主要有3大类，分别是：纯铜接触线、铜合金接触线、复合金属接触线。所有元素中电导率最高纯银，纯铜笫二，纯金第三，纯铝第四，其它就更低。纯铜接触线是无氧铜杆拉拔成型后使用的接触线，其强化仅仅依靠加工硬化来实现，其优点是导电性优异，耐蚀性好，但强度低，易发生断线，抗软化温度低，耐热性能差，耐磨性差；随着牵引电力机车功率增大，其寿命大大缩短。银属贵金属成本太高。当今为提高电导率采用银铜售价均超过百万元一吨。因此，纯银和纯铜接触线无法满足高速电气化铁路的要求。而其它复合金属接触线，如铝包钢、铜包钢复合接触线等，其耐腐蚀性比铜和铜合金差。采用合金化可以明显改善纯铜接触线的耐热性能，提高软化温度以及力学强度，同时利用多元微量的原则，可使合金元素对电导率的影响降至最小，满足高速电气化铁路对接触线的要求。因此，采用多元微量的传统合金冶炼方法，仍是高强高导铜合金接触线的发展方向。由于铜合金接触线高温强度高，耐磨性好，而相对电导率下降不大，所以目前在电气化铁路接触网中占主导地位。国外高速电气化铁路几乎全部采用铜合金接触线。我国铁道部从运输、供电安全可靠、减少维修及经济方面的考虑，也提倡在高速线路上推广使用铜合金接触线。在接触线的研制中，常用的合金元素主要有Ag、Cd、Cr、Zr、Sn、Mg、Re等。目前,铜合金接触线材料的研发主要有以下几种：(1)银铜合金型接触线，包括银铜和铜锡银。目前，研究主要集中于添加第三元素对银铜合金接触线性能的影响。结果表明，微量稀土元素的加入可以提高银铜接触线的强度、硬度和耐热性，而对银铜接触线的导电性影响很小。(2)锡铜合金型接触线。这一类接触线制造工艺简单，成品率高，价格相对便宜。日本运行速度300km/h的东海道新干线和山阳新干线提速工程中采用新型铜锡合金接触线。(3)铬锆铜合金接触线。这一类接触线具有较高的高温强度，并有较好的耐磨性能。IACS：InternationalAnnealedCopperStandard，用来表征金属或合金的导电率(参比于标准退火纯铜)，一般定义标准退火纯铜的导电率为100％IACS，即5.80E+7(1/Ω·m)或58(m/Ω·mm&sup2；)。IACS制是将纯铜的电导率作100％，其他材料与之比较得出的数据。抗拉强度(tensilestrength)：试样拉断前承受的最大标称拉应力。抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。符号为RM，单位为MPa。商品名为“C36000”的进口高耐磨铜合金：特性：＞70％IACS～≥100％IACS，抗拉强度＞400MPa～700MPa，软化温度＞3000C，组分不明，可用在航空、航天、导弹、雷达、军工、高科技领域、高速电气化铁路的接触网线、承力索及电器配件等。目前要获得性能较好的铜合金，需要依赖进口。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上对高速电气化铁路的接触网线用材料的诉求，提供一种铜基复合材料，电导率≥100％IACS，抗垃强度≥440Mpa，能解决当今高速电气化列车接触网线要求高电导率、同时必须高拉强度的难题。为了达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种铜基复合材料，由以下重量百分比的各组分组成：镧铈合金：0.008～0.012％；硒碲合金：0.8～1.2％；余量为高纯阴极铜。高纯阴极铜，铜含量高于99.9935％，也叫无氧铜，顾名思义，就是含氧量极低的阴极铜(纯铜)，国标二号无氧铜含氧量≦20ppm，含氧量越低，铜的致密度越高，质量也就越好。高纯硒，纯度在99.9999％以上的硒，为灰色具有金属光泽的六面体，相对密度4.792～4.86，熔点217～220.5℃，沸点684～700℃，化学性质同普通硒，其电导率随光线强度变化而剧烈变化，采用离子交换法、硒化氢热分解、亚硫酸盐循环法等方法制备，主要用于制备Ⅱ-Ⅳ族化合物半导体、光电材料、静电摄影和光学仪器等。高纯碲，纯度在99.999％以上的碲，有5N，6N和7N三种规格，灰白色金属光泽的结晶，六方晶格，密度6.24g/cm3，熔点450℃，沸点989℃，室温下不与氧起作用，加热时能与氢作用生成碲化氢，其最显著的性质是用它制成的二元、三元、四元合金具有很好的光电性能及温差电转换性能，以95％～99％纯度的工业碲为原料，采用碱性(或酸性)溶液电解或区域熔炼相结合的方法制取，用于太阳能电池、发光二极管、辐射探测器制造，为半导体掺杂剂。经典理论合金材料的电导率均低于合金组元素中组元素最高的那种；本合金材料属于铜基合金，组元素中电导率最高是铜，本专利技术所述的铜基合金的电导率突破了铜。电导率≥100％IACS，抗拉强度也达到要求≥440Mpa。所述铜基复合材料金相结构为：横向成串珠状，纵向成条状。以上是本专利技术所提供铜基复合材料构成高电导率的机理。一种所述铜基复合材料的制备方法：通过真空熔炼取得中间合金SeCu、TeCu、LaCu、CeCu，在真空条件熔炼铸锭，再加工成各种形状。经原铁道部产品质量监督检验中心接触网零部件检验站铜合金线材产品质量检验报告证实：本专利技术的特种铜基复合功能材料，其电导率≥100％IACS，抗垃强度≥440Mpa。本申请所述技术的有益效果是：本专利技术所述铜基复合材料，电导率≥100％IACS，抗垃强度≥440Mpa，能解决当今高速电气化列车接触网线要求高电导率、同时必须高拉强度的难题。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的上述
技术实现思路
作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的范围内。实施例1：一种铜基复合材料，由以下重量百分比的各组分组成：镧铈合金：0.008％；硒碲合金：0.8％；余量为高纯阴极铜。经测试，其电导率％IACS为101。实施例2：一种铜基复合材料，由以下重量百分比的各组分组成：镧铈合金：0.009％；硒碲合金：1.0％；余量为高纯阴极铜。经测试，其电导率％IACS为102。实施例3：一种铜基复合材料，由以下重量百分比的各组分组成：镧铈合金：0.010％；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜基复合材料，其特征在于由以下重量百分比的各组分组成：镧铈合金：0.008～0.012％；硒碲合金：0.8～1.2％；余量为高纯阴极铜。

【技术特征摘要】
1.一种铜基复合材料，其特征在于由以下重量百分比的各组分组成：镧铈合金：0.008～0.012％；硒碲合金：0.8～1.2％；余量为高纯阴极铜。2.根据权利要求1所述的一种铜基复合材料，其特征在于：所述铜基复...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗毅，
申请(专利权)人：福州市闽川科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35