277管理及其他M
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电气化铁路Cu-Mg合金接触线研究现状及展望
朱一平，刘东雨
（华北电力大学（北京）能源动力与机械工程学院，北京 昌平 102206）
摘 要：介绍了最新国家标准中对铜镁合金接触线的部分性能要求，研究了铜镁合金接触线的生产方法及稀土对产品性能的影响，分析了上引连续挤压法的优缺点及稀土对铜镁合金接触线性能的提升作用。关键词：铜镁合金接触线；国家标准；连续挤压法；稀土中图分类号：U225文献标识码：A文章编号：11-5004（2020）15-0277-2
收稿日期：2020-08作者简介：朱一平，男，生于1997年，汉族，安徽安庆人，硕士研究生，研究方向：高导电金属材料。目前，我国已建成世界规模最大高速铁路网，高铁网对50
万人口以上城市覆盖率达到86%。随着高速动车组运行速度的
提高，电气化铁路接触线材料的性能要求也越来越高。目前接触
线使用最广泛的材料是铜锡合金和铜镁合金，但铜镁合金接触
线的性能更好。且随着上引连挤工艺的投入使用，铜镁合金接触
线的机电性能得到了大幅度提高。但高速铁路速度的进一步提
升，就需要对铜镁合金接触线进行优化。
1 国家标准铁道部于2017年发布了TB/T2809—2017《电气化铁路用铜
及铜合金接触线》。与2005年的旧标准相比，新标准对接触线关
键指标抗拉强度和导电率的要求都有提升[1-2]。不同型号接触线
的表示方法如图1所示。
根据新标准要求，铜及铜镁合金的化学成分如表1。从表1
中可以看出，新标准对于铜镁合金接触线中的镁含量给出了一
个较为宽泛的范围，而且三种不同性能接触线的镁含量有交叉
的部分。这也给铜镁合金接触线的研发与生产提供了一个较大
的空间。表1 铜镁合金接触线化学成分铜镁合金型号化学成分（质量分数）/%ω(Cu)ω(Mg)ω(P)其他元素总和CTM余量0.10~0.40≤0.01≤0.10CTMM余量0.20~0.60≤0.01≤0.10CTMH余量0.30~0.70≤0.01≤0.10新发布的标准中给出的接触线部分机电性能要求见表2。在
第34
卷增刊Vol.34Suppl．稀有金属
CHINESEJOURNALOFRAREMETALS2010
年12
月
Dec．2010
收稿日期：2010－08－18；
修订日期：2010－10－20
基金项目：
国家自然科学基金资助项目（50704006）；
国家‘
十一五’
科技支撑计划资助（2007BAE23B04）
资助
作者简介：
马彪（1987－），
男，
安徽阜阳人，硕士研究生；
研究方向：
铜合金加工技术及数值模拟
*
通讯联系人（E－mail：mjb2009edu@163．com）Cu-Cr-Zr
合金接触导线拉拔过程的有限元模拟及参数优化
马彪1*
，
黄国杰2
，李雷1，2
，
谢水生2
（1．
河南理工大学材料科学与工程学院，
河南焦作454000；2．
北京有色金属研究总院有色金属材料制备
加工国家重点实验室，
北京100088）
摘要：Cu-Cr-Zr
合金具有优良的综合性能，Cu-Cr-Zr
合金接触线强度高，
需要多道次拉拔成形，
为了制订合理的模具结构及拉拔工艺参数，
采
用有限元方法，
对截面积为110mm2
的接触导线拉拔过程进行了数值模拟。
研究了拉拔模模角、
定径带长度等模具结构参数和拉拔速度、
摩
擦因子等拉拔工艺参数对接触线成形过程的影响，
得到了优化的拉拔模结构参数和拉拔工艺参数，
为实际生产提供了模具及工艺参数设计依
据。
对于本研究开发的Cu-Cr-Zr
合金，
其强度保持在σ
b＞600MPa
的同时，
导电率依然维持在80%IACS
以上，
适合于制做时速350km·h－1
以上的高速铁路接触导线。
关键词：Cu-Cr-Zr
合金；
接触导线；
拉拔；
数值模拟
中图分类号：TG146．1
文献标识码：A
文章编号：0258－7076（2010）－0005－05
FiniteElementSimulationandParametersOptimizationonDrawingProcessof
Cu-Cr-ZrAlloyContactWire
MaBiao1*
，HuangGuojie2
高速铁路接触网铜合金接触线的材料特性研究
随着高速铁路的发展和普及，接触网作为供电系统的重要组成部分，对于高速铁路的可靠性和稳定性起着关键作用。在接触网中，接触线是将电力从供电线路传输到列车的关键部件。铜合金作为接触线的常用材料之一，具有良好的导电性能和耐腐蚀性能。本文将对高速铁路接触网铜合金接触线的材料特性进行研究。
首先，铜合金接触线的导电性是影响其性能的重要因素之一。铜合金具有较高的电导率和较低的电阻率，能够有效地传导电力。相比于纯铜，铜合金能够提供更高的电导率，从而减小能量损失和电压降低，提高供电效率。此外，铜合金还具有较低的热膨胀系数，能够在高温条件下保持稳定的电导性能，确保电力传输的稳定性。
其次，铜合金接触线的耐腐蚀性也是其重要的材料特性。高速铁路接触网处于室外环境中，长时间暴露在各种气候条件下，容易受到大气污染物、雨水等腐蚀。铜合金具有良好的耐腐蚀性能，能够有效抵御湿气、氧化物和硫化物等腐蚀物质的侵蚀，延长接触线的使用寿命。此外，铜合金还可以通过表面处理和防护措施，进一步提高其抗腐蚀性，保证其长期稳定运行。
另外，铜合金接触线的力学性能也是需要考虑的因素。接触线需要承受列车行驶时产生的振动和冲击力，因此具备较高的强度和韧性是必要条件。铜合金在保持良好的导电性能的同时，也保持了较高的强度和韧性。这使得铜合金接触线能够抵御外力的影响，不易产生变形和断裂，确保供电系统的稳定运行。
此外，铜合金接触线的热稳定性和可焊性也值得关注。由于供电系统中会产生较高的电流和功率，接触线会受到大量的热能释放。铜合金具有良好的热稳定性，能够在高温条件下保持稳定的导电性能，避免因热膨胀导致的接触不良和松动等问题。同时，铜合金还具备良好的可焊性，方便了接触线的安装和维修，提高了供电系统的可操作性。
总之，高速铁路接触网铜合金接触线作为供电系统的重要组成部分，其材料特性的研究对于保证供电系统的可靠性和稳定性起着至关重要的作用。铜合金接触线具备较好的导电性能、耐腐蚀性能、力学性能、热稳定性和可焊性，能够满足高速铁路接触网的要求。然而，随着技术的不断发展和进步，我们还需要继续对铜合金接触线的材料特性进行研究和改进，以满足未来高速铁路供电系统的需求。
高速列车用铜合金接触线用材料及其加工工艺①
吴朋越3,谢水生,黄国杰(北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室,北京100088)
摘要:在研究和分析国内外高速列车用铜合金接触线的基础上,结合目前铜合金接触线的生产现状,对我国铜合金接触线材料和加工工艺进行了分析。随着电气化铁路运行向高速化发展,开发新型的Cu2Cr2Zr系、Cu2Mg系铜合金接触线是必要且可行的。目前我国铜合金接触导线制造技术比较落后,在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上,缺乏有效手段,大大影响了产品的最终性能。综合考虑产品的最终性能和大规模连续化生产的要求,在加工工艺方面,连铸连轧法和连续挤压法是未来开发的重点。关键词:高速列车接触线;震波速度;Cu2Cr2Zr;Cu2Mg;连铸连轧;连续挤压;高强高导铜合金中图分类号:TG146.1+1;TG29;TG113.2 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2006)02-0203-06 高速列车具有安全性好、正点率高、快速等优点。能有效地改善交通环境,带动国民经济的发展。20世纪60年代以来,随着铁路电气化的高速发展,铁路运输一再提速(一般运行速度在120～160km・h-1为中速,160～200km・h-1为准高速,200～400km・h-1为高速),对于电气化铁路用接触线性能要求越来越高,因为在电气化铁路运行过程中,接触导线不仅要承受较大的悬挂张力,同时还经受着通过电流时引起的热作用。因此,材料要求具有良好导电性能的同时还应具有高的抗拉强度,而且在电流负荷增大、温度升高时仍然要保持较高的强度[1]。我国铁路广深线、京郑线等都大量或全部使用了法国或德国产品,花费了大量外汇[2]。因此,对国产铜及铜合金接触线的研制开发即成为我国企业和科研单位的重要课题之一。铁道科学研究院机车车辆研究所与上海康成铜材有限公司、上海电缆厂的科技人员长期从事铜合金接触线的配方和制造工艺的研究。多项研究成果已在铁路上推广应用,并取得了良好的技术经济效益。1 高速列车用接触线的材料性能要求和主要技术指标 接触线是接触网中重要的组成部分之一。接触线一般制成两侧带沟槽的圆柱状如图1所示,表1为接触线的规格及尺寸。其沟槽为便于安装线夹,要求悬吊固定接触线而又不影响受电弓滑板的滑行取流。常规的接触线是采用拉拔工艺生产。铜的电阻率低、导电性高、抗腐蚀性能好,是理想的接触线材料。接触线既要提供高速列车所需的动力、照明和空调等用电,又要承受较大的轴向拉力
