铜合金接触线低周疲劳性能研究

论文摘要

本文通过金相方法分析铜镁接触线的软化温度和再结晶温度范围,并通过硬度实验研究其抗软化性能,最后研究了铜镁接触线的低周疲劳性能并通过时效方法模拟实际运行环境下使用5年和10年后接触线的低周疲劳性能。经研究发现：铜镁接触线横截面上的晶粒很细小,呈多边形状,而纵向的晶粒明显被拉长,晶粒呈长条的纤维,冷拔变形使铜镁合金产生强烈的塑性变形而产生形变强化。铜镁合金的再结晶温度范围在350～400℃之间,软化温度约为365℃。铜镁合金接触线的低周疲劳实验是在稳态循环下完成的,未时效铜镁合金的过渡寿命NT在塑性应变幅0.1～0.15%之间。循环应变硬化指数n’=0.1556,循环强化系数K为532 MPa,疲劳强度指数b为-0.0675,疲劳强度系数σf’为251 MPa,疲劳延性指数c为-0.5852,疲劳延性系数εf’为0.2169,具有较好的疲劳性能。未时效铜镁合金在应变幅控制下随着循环次数增加出现循环软化现象,当出现微裂纹时在循环应力-应变曲线上表现为滞后环出现拐点。时效后铜镁合金在0.1%应变幅控制下,仍保持循环软化现象,变化趋势与未时效相似,在0.2%和0.35%应变幅下,先循环软化后循环硬化,且疲劳寿命与未时效相比明显下降。铜镁合金低周疲劳断口宏观形貌是典型的拉压疲劳断口。应变幅为0.1%时瞬断区有大量的韧窝,具有良好的韧性。应变幅为0.2%和0.35%瞬断区为撕裂断口,时效后0.2%应变下瞬断区有大量韧窝,0.35%应变下只有少量韧窝分布。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电气化铁路发展概况
• 1.2 接触网系统简介
• 1.3 接触线简介
• 1.3.1 接触线的工况条件及其对材料性能的要求
• 1.3.2 接触线材料的生产方法
• 1.3.3 国内外接触线材料的应用现状
• 1.4 接触线疲劳简介
• 1.4.1 疲劳的定义与分类
• 1.4.2 接触线疲劳问题的提出
• 1.4.3 接触线的疲劳研究现状
• 1.5 铜镁合金接触线的研究现状
• 1.6 本论文的研究内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 热处理
• 2.3 硬度测试
• 2.4 疲劳测试
• 2.5 电阻率的测量
• 2.6 微观组织结构分析
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 XRD分析
• 3.2 铜镁合金金相组织分析
• 3.2.1 铜镁合金接触线的原始金相组织
• 3.2.2 退火后铜镁合金的金相组织
• 3.3 铜镁合金接触线的抗软化性
• 3.4 铜镁合金接触线低周疲劳性能研究
• 3.4.1 疲劳实验过程
• 3.4.2 疲劳数据处理
• 3.4.3 疲劳断口分析
• 3.4.4 镁铜合金接触线时效后的疲劳性能研究
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢