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新型电气化铁路用接触线的制备及性能研究
| 论文题名： | 新型电气化铁路用接触线的制备及性能研究 |
| 关键词： | 电气化铁路;接触网;接触导线;铜合金 |
| 摘要： | 提高电气化铁路用接触网导线的强度、耐磨性、导电性及热稳定性一直是接触网导线材料研究中的一个核心问题，特别是随着我国电气化铁路向高速、重载的发展，对接触线的各项性能提出了更高的要求，原有的接触线远不能满足当今的使用要求，因而我国高速电气化铁路用接触线如何开发、选型和国产化，已经引起了使用、设计、研究和生产单位的密切关注。本文试图通过系列实验，制备抗拉强度≥530MPa、导电率≥78％IACS，具有国际先进水平的新型高强度铜合金接触线，以满足我国高速铁路(时速350公里)的建设要求。 论文的主要研究工作及结果如下： (1)Cu-Cr-Zr合金的制备及性能研究： 选用三种成分的Cu-Cr-Zr合金(Cu-0.26wt％Cr-0.15wt％Zr，Cu-0.13wt％Cr-0.41wt％Zr，Cu-0.34wt％Cr-0.51 wt％Zr)，采用三种加工工艺(固溶处理+冷变形+时效，冷变形+固溶处理+时效，固溶处理+时效+冷变形)，分别在等时(1h)不同温度(室温、200℃、400℃、450℃、480℃、600℃及800℃)下时效及等温(480℃)不同时间(0h、0.5h、1h、2h、4h、8h、16h及24h)下时效，通过性能实验检测其力学性能及导电性。最终探索出不同的合金成份、不同的加工工艺及热处理工艺对其微观组织及性能影响规律，确定最佳成份及最佳工艺。实验结果表明，Cu-0.34wt％Cr-0.51wt％Zr合金经固溶处理+冷变形+480℃/1h时效，其抗拉强度及导电率分别为599MPa和82％IACS，性能指标达国际先进水平。 (2)Cu-Cr-Zr合金的时效过程分析： 通过带有能谱分析的透射电镜及扫描电镜观察，分析了固溶处理、冷变形及时效状态下合金的组织结构及强化相，详细地研究时效初期、中期和后期各个阶段的相变规律，从而揭示了时效温度、时效时间与合金力学性能及导电性之间变化关系的内在原因，讨论了加工工艺及合金成份对时效过程的影响； (3)Cu-Cr-Zr合金的强化机制研究： 各种强化机制(固溶强化、冷加工硬化及析出强化)探讨，各种强化机制对合金力学性能的影响规律，通过数学模型的建立量化地给出其对强度的具体贡献； (4)Cu-Cr-Zr合金的导电机理研究： 分析了影响合金导电性的因素。结合实验结果，探讨了固溶处理、冷变形及时效析出对合金导电性能的影响规律，并通过时效过程中基体晶格常数的变化加以印证。 (5)Cu-Cr-Zr合金接触线的制备方法研究： 开发了上引激冷铸造装置，解决了Cu-Cr-Zr合金在规模化生产中固溶处理的难题，为Cu-Cr-Zr合金的工业生产提供了实用方法。结合优化的合金成份及工艺，成功制备了满足350km/h高速电气化铁路用接触线样品，其抗拉强度及导电率分别达541MPa和79％IACS。 |
| 作者： | 刘强 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 崔建忠 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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