[发明专利]高速铁路接触网用铝材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路接触网专用铝材的材料及制造工艺。

背景技术

接触网是一个庞大的空间机械系统，它用零部件实现有序的连接和接续，把接触线、承力索、支持装置、绝缘元件、电气设备以及支柱等连接成一个能传递电能并且有支持功能，同时具备相应强度的机械性质的整体系统。这个系统应能经受自然界多种气象条件的侵袭，保证良好地向高速运行的电力机车传送电能。

接触网的零部件是接触网系统的关节及纽带，任何接触网零部件的损坏，即意味着供电系统的破坏，使整体运行及供电系统陷人瘫痪。在一定意义上说，接触网零部件是整体系统的一个重要环节。随着电气化铁路运行速度的不断提高，线索的张力也在逐渐增大，因而，各种零部件的重要程度也更加突出地显现出来，不仅是机械性能要提高，而且其电气性能、温度性能、防腐性能、抗振性能都要强化和提高。就零部件整体而言，其材质应具备强度高、韧性好、耐腐蚀的特点；就其性能而言，应具有重量轻、结构简单、耐震性好、可靠性高、装卸方便；从经济角度而论，应该是取材广泛，造价低廉，制造程序简易。

当前，高速接触网零件发展的方向是采用优质材料，实现挤压成型模式，并要求零件结构新颖、重量轻、防腐性能好。为满足要求，材质上应根据不同使用条件选用铜材、铝材、不锈钢、合成材料等，加工工艺采用精密模锻、精密冷冲成型、精密铸造成型、数控自动化加工成型等。表面处理采用抛丸、表面氧化等电化学处理方法，有效地提高了安全性和可靠性，以达到少维修或无维修的目的。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种可满足高速铁路接触网产品性能要求及使用要求的专用铝材；同时，本发明还提供一种制造该铝材的方法。

为实现该技术目的，本发明的方案是：一种高速铁路接触网用铝材，包含有以重量百分比计算的：0.83～0.9％的硅，最多0.18％的铁，0.04～0.07％的铜，最多0.05％的锌，0.78～0.85％的镁，0.12～0.2％的铬，0.45～0.6％的锰，最多0.1％的钛，余量铝以及制备时所带入的杂质。

一种制造高速铁路接触网用铝材的方法，包括以下步骤：

熔铸步骤：熔炼温度控制在740～760℃，取样前均匀搅拌两次以上；再在铝液深度的中部、炉膛左右两侧各取一个样进行分析，用纯氮气和精炼剂进行喷粉、喷气；并于735～750℃精炼15～20分钟，然后静置半小时，经过滤后铸造；

退火步骤：采用均匀化退火，温度先控制在570℃以下保温12小时以下，再以不低于200℃/小时的速度冷却；

挤压及淬火步骤：挤压出型材的温度控制在500℃以上，经挤压出口后通过水淬，使其温度迅速降到50℃以下。

作为进一步的改进，在所述挤压及淬火步骤之后还包括时效热处理步骤，时效温度在180℃以下，保温时间12小时以上。

作为进一步的改进，所述熔铸步骤中的过滤采用两道过滤，第一道用30PPI，第二道用50PPI。

本发明铝材的性能超出国际要求，其抗拉强度ab≥330、屈服点Q0.2≥310、延伸率S≥13％，并改善了抗蚀性，冲击韧性和弯曲性能。

具体实施方式

本发明的一种高速铁路接触网用铝材，包含有以重量百分比计算的：0.83～0.9％的硅，最多0.18％的铁，0.04～0.07％的铜，最多0.05％的锌，0.78～0.85％的镁，0.12～0.2％的铬，0.45～0.6％的锰，最多0.1％的钛，余量铝以及制备时所带入的杂质。铝材的性能超出国际要求，其抗拉强度ab≥330、屈服点Q0.2≥310、延伸率S≥13％，并改善了抗蚀性，冲击韧性和弯曲性能。其中，Mg、Si、Fe等元素主要起强化作用，合理配比对挤压工艺及最终产品性能意义重大，因此需严格控制配比，范围尽量缩小。加Mn能细化再结晶晶粒，扩大淬火温度上限，增大合金元素的固熔度，因而提高合金的力学性能，改善抗蚀性，冲击韧性和弯曲性能，并能减少Fe的有害影响和阻碍再结晶。但Mn必须控制在一定的范围，过量会增加其粘度，流动性下降，可能Mn在过饱和固液体内，严重的晶内偏析，影响合金的再结晶，所以Mn含量控制在中偏下范围。Cr和Ti能细化晶粒，提高铸造质量，改善铸造和高温性能，抵消Cu的不良影响，少量的Cu可增加时效效果、提高强度、能改善高温塑性，但对抗蚀性有害，配制在中偏下限。

制造高速铁路接触网用铝材的方法，包括以下步骤：