[发明专利]一种大长度熔融渗透式铜钢复合线材的制备方法

说明书

本发明涉及一种大长度熔融渗透式铜钢复合线材的制备方法，铜杆经过连续挤压机挤压进入第一模具再进入第二模具，处于第二模具上方的第二铜腔，钢水进入第二模具下方的钢腔，铜和钢水接触的一面开始熔化，形成一层铜水和钢水混合层，钢水、铜水和钢水的混合层经过循环冷却水的冷却作用下，形成固态钢、固态的铜钢复合层，接着经过整理模具，得到更加紧密晶体组织，通过整理模具的大小口的设计，在拉拔的作用下形成铜钢复合线材。本发明通过第一模具和第二模具的配合使用，将铜和钢熔融成液态相互渗透后冷却成铜钢复合层，钢的抗拉强度和铜的良好导电性相互独立，互不影响，实现了生产工艺创新和工装设备自主创新。

技术领域

本发明涉及线材技术领域，具体涉及一种大长度熔融渗透式铜钢复合线材的制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的发展，对铜合金导电材料的综合使用性能要求越来越高，要求其在保持高强度（硬度）、韧性、耐磨性的同时，仍保持较高的导电性、导热性、耐寒性、无铁磁性等特性。这些优良的特性，使铜合金逐渐成为电力、信息、交通、能源、轻工及航天航空等高科技领域中使用的重要金属材料。很多场合很少以纯铜的形式应用，这是因为纯铜的强度较低(230～300MPa)，冷加工后虽然可以达到400MPa，但伸长率仅为2%，在加热或一定温度下使用时，其强化效果很容易消失。所以，纯铜仅能应用于受力不大的电力、电器、电子的导电体、散热体、装饰件等。在保持纯铜的一些优良性能的前提下，尽可能提高铜的强度(硬度)和耐磨性，随即高强度高导电性铜合金逐渐被研发出来。

目前高速电气化铁路采用Cu-Mg、Cu-Sn合金线材，该类线材均是以丧失导电率为前提的。Cu-Cr-Zr线材还处实验室阶段或小批量试验阶段，虽在原有基础上有一定幅度的提高，但提高幅度有限，而大长度高强高导耐磨铬铜钢新型复合线材，大大增强线材的抗拉强度，而且保持较高的导电率，但此类合金材料生产控制困难、成本高、大批量生产质量不稳定等难点，而大长度熔融渗透式铜钢复合线材具高安全系数，高抗拉强度以及高导电性的特点，满足未来高速铁路线材发展要求。

目前，中国已成为了世界电气化铁路大国，根据我国《中长期铁路网规划》，到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，电气化率达到50%，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。

大长度熔融渗透式铜钢复合线材不仅能满足电气化铁路线材等产品单件重量大于1吨的要求，解决了困扰国内同行业的重大技术难题，有重大的工业推广价值，填补国内该新型复合材料生产工艺的一项空白，对于推动铜加工行业的技术进步和自主创新能力的建设有不可估量的现实意义。

线材强度的提高，将为我国高速铁路接触网设计提供了更安全更广阔的空间，导电性能的提升也会节省大量电能。同时在生产、试验、施工、运行等方面将会产生相应的自主创新科研成果，极大地促进了我国高速接触网技术的发展。

另外，新产品研发极大促进了装备技术的进步，工厂的生产装备进行了升级换代，整体生产水平得到了提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种大长度熔融渗透式铜钢复合线材的制备方法，通过第一模具和第二模具的配合使用，将铜和钢熔融成液态相互渗透后冷却成铜钢复合层，实现铜钢复合线材连续生产，突破了导电率和抗拉强度相互矛盾，相互牺牲的难题，克服了铜包钢的铜、包覆层、钢芯因膨胀系不配匹等原因而相互脱离的等难题，实现了生产工艺创新和工装设备自主创新。

本发明的目的是这样实现的：

一种大长度熔融渗透式铜钢复合线材的制备方法，包括以下步骤：

a.铜杆经过连续挤压机挤压进入第一模具；

b.铜杆经过第一模具，进入第二模具，处于第二模具上方的第二铜腔；

c.钢水进容器之前，在钢水的容器中加入氮气保护气，隔绝空气，并通过压力调节阀调节容器内的压强；