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電氣化鐵路接觸線材料的研發(fā)

發(fā)布時(shí)間： 2017-03-02　　點(diǎn)擊次數(shù)： 1881次

隨著高速鐵路的迅猛發(fā)展，對電車接觸線所用材料的要求也越來越高。
接觸線是所有供電類導(dǎo)線中工作環(huán)境zui惡劣的一種，正常工作時(shí)需要承受沖擊、振動(dòng)、溫差變化、環(huán)境腐蝕、磨耗、電火花燒蝕和極大的工作張力，其性能直接影響到高速列車的安全運(yùn)行。根據(jù)高速鐵路的技術(shù)要求，電氣化鐵路接觸線應(yīng)滿足以下性能：
①抗拉強(qiáng)度高，綜合拉斷力不小于４０ｋＮ；
②高電導(dǎo)率以減少電能損耗；
③耐磨性好，使用壽命不短于２０年；
④耐熱性好，３００℃保溫２ｈ后的抗拉強(qiáng)度不小于初始態(tài)的９０％；
⑤抗大氣腐蝕性能好，這在空氣污染嚴(yán)重、溫暖潮濕的沿海及工業(yè)區(qū)尤為重要；
⑥線膨脹系數(shù)小以提高接觸網(wǎng)的穩(wěn)定性。
電車接觸線主要有３大類，分別是：純銅接觸線、銅合金接觸線、復(fù)合金屬接觸線。純銅接觸線是無氧銅桿拉拔成型后使用的接觸線，其強(qiáng)化僅僅依靠加工硬化來實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電性優(yōu)異，耐蝕性好，但強(qiáng)度低，易發(fā)生斷線，抗軟化溫度低，耐熱性能差，耐磨性差；隨著牽引電力機(jī)車功率增大，其壽命大大縮短。因此，純銅接觸線無法滿足高速電氣化鐵路的要求。而復(fù)合金屬接觸線，如鋁包鋼、銅包鋼復(fù)合接觸線等，其耐腐蝕性比銅和銅合金差。
電車接觸線采用合金化可以明顯改善純銅接觸線的耐熱性能，提高軟化溫度以及力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)利用多元微量的原則，可使合金元素對電導(dǎo)率的影響降至zui小，滿足高速電氣化鐵路對接觸線的要求。因此，采用多元微量的傳統(tǒng)合金冶煉方法，仍是高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金接觸線的發(fā)展方向。由于銅合金接觸線高溫強(qiáng)度高，耐磨性好，而相對電導(dǎo)率下降不大，所以目前在電氣化鐵路接觸網(wǎng)中占主導(dǎo)地位。國外高速電氣化鐵路幾乎全部采用銅合金接觸線。我國鐵道部從運(yùn)輸、供電安全可靠、減少維修及經(jīng)濟(jì)方面的考慮，也提倡在高速線路上推廣使用銅合金接觸線。
接觸線在研制中，常用的合金元素主要有Ａｇ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｒｅ等。目前,銅合金接觸線材料的研發(fā)主要有以下幾種：
（1）銀銅合金型接觸線，包括銀銅和銅錫銀。目前，研究主要集中于添加第三元素對銀銅合金接觸線性能的影響。結(jié)果表明，微量稀土元素的加入可以提高銀銅接觸線的強(qiáng)度、硬度和耐熱性，而對銀銅接觸線的導(dǎo)電性影響很小。
（2）錫銅合金型接觸線。這一類接觸線制造工藝簡單，成品率高，價(jià)格相對便宜。日本運(yùn)行速度３００ｋｍ／ｈ的東海道新干線和山陽新干線提速工程中采用新型銅錫合金接觸線。
（３）鉻鋯銅合金接觸線。這一類接觸線具有較高的高溫強(qiáng)度，并有較好的耐磨性能。
（４）鎂銅合金接觸線。這一類接觸線的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到５００ＭＰａ，且耐磨性好，耐高溫性能也較優(yōu)異。

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