本發明涉及一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，屬于銅合金材料技術領域。

背景技術：

目前，我國是世界上高速鐵路運營里程最多、運營速度最高、在建高速鐵路規模最大的國家，高速鐵路在社會經濟發展中發揮著重要作用。因此對電氣化鐵路接觸網線材的性能要求也越高，接觸線作為與電力機車上的電弓滑板滑動摩擦直接向電力機車輸送電流的關鍵設備，其性能直接影響電力機車的受流質量和機車的安全運行。目前主要開發的鐵路接觸線合金有Cu-Ag、Cu-Mg以及Cu-Sn合金。其中，銅鎂合金由于其優良的性能目前被廣泛應用。

中國專利2009年12月14日（公開號：CN 101710505 A）公開的一種銅鎂合金接觸線的制備方法，該合金抗拉強度高于570MPa，但導電率偏低。中國專利2012年5月23日申請的專利（公開號：CN 102851526 A）公開的一種高導電率銅鎂合金接觸線及其加工工藝，其導電率較高達到90%IACS以上，但是其強度僅為360MPa。中國專利2013年8月23日（公開號：CN 103421978 A）公開的一種銅鎂合金材料，該合金導電率不高為60%IACS。中國專利2015年4月3日（公告號：CN 104711449 A）公開的微合金化銅鎂合金，該合金雖導電率較高，但是合金抗拉強度較低，僅為300MPa。

技術實現要素：

為了克服現有技術中的銅鎂合金導電率與抗拉強度不能同時兼顧的技術問題，本發明提供了一種具有優良綜合性能的高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，以滿足鐵路接觸線用銅合金的性能要求。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種高強高導銅鎂合金接觸線，包括以下重量百分比的組分組成：0.1~0.8%的鎂，0.1～0.4%的鎳，0.1～0.4%的鋅， 0.1～0.4%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，包括以下步驟：

（1）制備中間合金：將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1050~1100℃，熔煉0.5~1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1230～1280℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1130～1200℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比5～10:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在900～950℃保溫1～2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為40～80%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為450～550℃，保溫2～4h，時效過程氬氣保護，之后進行拉拔變形，變形量為20～80%。

本發明的有益效果：

（1）、本發明所制備的銅鎂合金接觸線是在銅鎂合金的基礎上加入了鎳、銀和鋅。鎳的加入能夠充分提高合金的延伸率，以及合金的抗軟化溫度；銀的加入能夠大幅提高合金的導電率，同時也能提高合金的延伸率；鋅的加入能夠提高合金強度，同時可顯著改善合金的機械加工性能。由于鎳、鋅加入量過多也會影響合金的導電性，所以本發明的合金具體選擇鎳和鋅的加入量分別為0.1～0.4%和0.1～0.4%。發明中通過限定合金的成分及其各組分的百分配比，使各組分綜合作用，顯著提高了銅鎂合金材料的綜合性能，使成品銅鎂合金接觸線的抗拉強度＞510MPa，導電率＞70%IACS，延伸率≥10%，軟化溫度＞470℃，能較好的滿足電氣化鐵路接觸網線材對銅鎂合金性能的要求。

（2）、本發明在制備步驟中，采用先制備銅鎂中間合金，再添加其他金屬元素進行熔煉等操作的方法，能夠使鎂的燒損量減少，同時使成品的合金成分含量容易控制，成分均勻，鑄件表面呈亮銅色，內部無明顯缺陷。

（3）、在制備步驟中，時效處理以及拉拔變形的操作方法，可以提高析出相的形核位置，析出相析出越多，越能提高合金的強度與導電率。在時效過程中采取氬氣保護，還能夠使時效后合金的氧化率大大減少，提高了合金性能，對合金制備工藝有改進和優化作用。

（4）、本發明所制備的銅鎂合金通過熔煉，連鑄，連續擠壓，固溶處理，拉拔變形，時效處理，再次拉拔變形等工藝操作，制備出了抗拉強度可達516 MPa以上，導電率可達74%IACS以上的銅鎂合金，顯著提高了合金的綜合性能。

具體實施方式

下述實施例僅對本發明作進一步詳細說明，但不構成對本發明的任何限制。

一種高強高導銅鎂合金接觸線，由以下重量百分比的組分組成：0.1~0.8%的鎂，0.1～0.4%的鎳，0.1～0.4%的鋅，0.1～0.4%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，包括以下步驟：

（1）制備中間合金：將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1050~1100℃，熔煉0.5~1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1230～1280℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1130～1200℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比5～10:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在900～950℃保溫1～2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為40～80%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為450～550℃，保溫2～4h，時效過程氬氣保護，之后進行拉拔變形，變形量為20～80%。

實施例1

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.2%的鎂，0.1%的鎳， 0.1%的鋅，0.1%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1050℃，熔煉1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1230℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1130℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比7:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在950℃保溫1h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為40%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為450℃，保溫2h，之后進行拉拔變形，變形量為60%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度516MPa，導電率91%IACS，延伸率16%，軟化溫度515℃。

實施例2

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.2%的鎂，0.2%的鎳，0.2%的鋅，0.2%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1050℃，熔煉1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氮氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1235℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1130℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比8:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在900℃保溫2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為60%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為460℃，保溫2h，之后進行拉拔變形，變形量為60%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度524MPa，導電率84%IACS，延伸率13%，軟化溫度502℃。

實施例3

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.4%的鎂，0.2%的鎳， 0.2%的鋅，0.3%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1060℃，熔煉1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1240℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1140℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比8:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在910℃保溫2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為60%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為460℃，保溫2h，之后進行拉拔變形，變形量為60%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度537MPa，導電率79%IACS，延伸率11%，軟化溫度500℃。

實施例4

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.4%的鎂，0.2%的鎳， 0.2%的鋅，0.3%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1060℃，熔煉1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1250℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1150℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比5:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在920℃保溫2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為60%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為460℃，保溫2h，之后進行拉拔變形，變形量為80%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度546MPa，導電率78%IACS，延伸率11%，軟化溫度502℃。

實施例5

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.4%的鎂，0.2%的鎳， 0.1%的鋅，0.4%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1060℃，熔煉1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1260℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1150℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比8:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在920℃保溫2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為80%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為500℃，保溫3h，之后進行拉拔變形，變形量為80%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度550MPa，導電率80%IACS，延伸率12%，軟化溫度490℃。

實施例6

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.6%的鎂，0.1%的鎳， 0.1%的鋅，0.1%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1070℃，熔煉1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1250℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1160℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比7：1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在930℃保溫1.5h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為80%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為480℃，保溫2h，之后進行拉拔變形，變形量為80%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度560MPa，導電率78%IACS，延伸率11%，軟化溫度490℃。

實施例7

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.6%的鎂，0.2%的鎳， 0.2%的鋅，0.2%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1070℃，熔煉1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1280℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1160℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比6:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在930℃保溫2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為60%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為480℃，保溫2h，之后進行拉拔變形，變形量為20%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度570MPa，導電率77%IACS，延伸率10%，軟化溫度487℃。

實施例8

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.8%的鎂，0.1%的鎳， 0.1%的鋅，0.2%的銀，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1080℃，熔煉1h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1270℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1200℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比8:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在950℃保溫2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為60%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為550℃，保溫4h，之后進行拉拔變形，變形量為80%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度580MPa，導電率74%IACS，延伸率10%，軟化溫度475℃。

實施例9

一種高強高導銅鎂合金接觸線及其制備方法，由以下重量百分比的組分組成，0.8%的鎂，0.1%的鎳， 0.4%的鋅，0.3%的銀，0.05%的鈰，0.05%的釹，余量為銅和不可避免的雜質元素。

具體制備方法為：

（1）制備中間合金：將將組分銅總質量30%的銅、鎂放入真空非自耗電極電弧熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，加熱至1100℃，熔煉0.5h，自然冷卻后得到銅鎂中間合金，備用；

（2）熔煉：將組分銅總質量70%的銅、鎳、鋅、銀以及步驟（1）制得的銅鎂中間合金放入高頻真空熔煉爐內進行熔煉，抽真空至爐內壓強為5×10^-2Pa，然后充入氬氣至爐內壓強為0.05MPa，控制熔煉溫度為1270℃，得到液態合金，備用；

（3）連鑄：將步驟（2）制得的混合均勻的液態合金轉置于溫度為1180℃的連鑄保溫爐內，隨后進行水平連續鑄造拉坯，拉坯速度為280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；

（4）連續擠壓：將步驟（3）得到的棒坯通過連續擠壓機，擠壓成φ35 mm的桿坯，擠壓比10:1；

（5）固溶處理：將步驟（4）的桿坯裝入熱處理爐中，在950℃保溫2h，然后進行水淬；

（6）拉拔變形：將步驟（5）固溶處理后的合金進行拉拔變形，變形量為80%；

（7）時效處理和拉拔變形：將步驟（6）拉拔變形后的合金進行時效處理，時效溫度為520℃，保溫2h，之后進行拉拔變形，變形量為80%，時效過程氬氣保護。最終，測得合金性能：抗拉強度590MPa，導電率75%IACS，延伸率10%，軟化溫度473℃。