本发明涉及铜合金接触线，具体为一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法。
背景技术：
1、在当今快速发展的交通运输领域，尤其是铁路和轨道交通系统中，接触线扮演着至关重要的角色，接触线作为电力传输的关键部件，其性能直接影响着列车的运行安全、效率和稳定性，长期以来，纯铜接触线因其出色的导电性而被广泛应用，然而，随着铁路运输的不断发展，对接触线的要求日益严苛，纯铜接触线在面对高强度的机械应力、复杂多变的环境条件以及持续增长的电力传输需求时，逐渐暴露出一系列的局限性，纯铜材料虽然具有良好的导电性，但在强度方面相对较弱，难以承受高速运行和重载情况下所产生的巨大张力和冲击力，这容易导致接触线的变形、磨损甚至断裂，严重影响供电的连续性和可靠性，同时，纯铜接触线的耐磨性欠佳，在长期的摩擦作用下，其表面容易受损，进而影响电能传输的效率和质量，此外，在高温环境下，纯铜接触线的性能也会受到一定程度的影响，可能出现软化现象，降低其承载能力和使用寿命，在一些气候恶劣、湿度较大或存在化学污染的地区，纯铜接触线的耐腐蚀性不足，容易受到侵蚀，进一步缩短其使用寿命，增加维护成本，为了克服纯铜接触线的这些缺陷，科研人员致力于研发铜合金接触线，通过在铜中添加适量的合金元素，如锡、镁、铬、锌等，可以显著改善接触线的力学性能、物理性能和化学性能。然而，现有的铜合金接触线技术并非尽善尽美，一方面，部分铜合金接触线在追求高强度和耐磨性的过程中，不可避免地牺牲了一定的导电性，导致电能传输过程中的能量损耗增加，另一方面，一些铜合金的配方和制造工艺尚不完善，导致生产成本高昂，限制了其大规模应用，再者，现有铜合金接触线在抗疲劳性能方面仍有待提高，在频繁的列车运行和多变的环境因素作用下，容易产生疲劳裂纹，进而影响接触线的使用寿命和安全性，同时，对于一些特殊的应用场景，如高寒地区、高海拔地区或具有强电磁干扰的环境，现有的铜合金接触线在适应这些极端条件方面还存在不足，随着铁路和轨道交通的不断提速、智能化发展以及对节能环保的更高要求，对接触线的综合性能提出了前所未有的挑战，不仅需要具备更高的强度、更好的耐磨性、优异的导电性和耐腐蚀性，还需要在抗疲劳性能、适应极端环境能力以及成本控制等方面取得突破，而材料基因工程是一种将生物学和工程学相结合的交叉学科，旨在利用基因工程技术改变材料的性质和功能，通过随实现材料的自组装、自修复、自感应和自适应等特性，进而改善材料的性能和应用，材料基因工程的理论基础是材料基因组学，通过对材料基因组的分析和解读，可以了解材料的基因组结构和潜在功能的关联然后，利用基因工程技术对材料基因进行编辑和设计，以实现期望的材料特性和功能，材料基因工程广泛应用于各种材料的研究和开发中，例如，在金属材料领域，可以通过改变金属基因的序列，调整金属的晶体结构和晶格参数，从而改变金属的力学性能和电学性能，因此提出一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，因此，提出一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，以解决上述背景技术中提出的纯铜接触线在特殊环境下耐腐蚀性能和强度不足的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，该铜合金成分符合此形式cux*cuy，其中x选自si、mn和zn中的至少一种，y选自ni、cr和p中的至少一种；
3、该制备方法包括如下步骤：
4、s1.将单质cu块以及设计组分的y合金原料按配比装入上引连铸炉；
5、s2.将单质cu粉末以及设计组分的x合金原料粉末置于气氛炉中，在含氮的介质中进行保护性加热熔融；
6、s3.将s1中制得的杆状胚与s2中冷却成型后的块状胚置于真空炉中二次熔融后进行烧结致密化并铸成圆棒状胚料；
7、s4.对s4中制得的棒状胚料进行连续的热挤压，最终通过拉伸制得接触线；
8、s5.对加工好的接触线进行热处理提升力学性能和导电性能。
9、优选的，所述铜合金中，x元素的总含量大于0.7%且不高于15%，y元素的总含量大于0.3%，其中si的含量范围在0.4-3.5%，mn的含量范围在0.3-0.5%，zn的含量范围在7-13%，ni的含量范围在2.2-3.5%，cr的含量范围在0.02-1.8%，p的含量范围在0.3-0.7%。
10、优选的，所述铜合金由下列组分组成：si-0.4%，mn-0.3%，zn-7%，ni-2.2%，cr-0.02%以及余量的cu。
11、优选的，所述铜合金由下列组分组成：si-1.7%，mn-0.4%，zn-10%，ni-2.8%，p-0.5%以及余量的cu。
12、优选的，所述铜合金由下列组分组成：mn-0.5%，zn-13%，cr-1.8%，p-0.7%以及余量的cu。
13、优选的，所述s3中真空炉的加热温度控制在1200-1800℃，且s3中真空炉的真空度不低于2.0×10-3pa，并且s3中真空炉的压升率≤0.5pa/h。
14、优选的，所述s4中热挤压温度控制在650℃-700℃，且热挤压过程中通入惰性气体进行保护。
15、优选的，所述s4中棒状胚料的拉伸速度控制在600-900mm/min，且模腔内压力在900-1000mpa之间。
16、优选的，所述s5中热处理流程包括退火和回火，其中接触线的退火温度控制在410-430℃。
17、优选的，所述s5中回火温度控制在390-410℃，且回火时间控制在1.5-2h，并且回火完成后自然空气冷却。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法：
19、采用在铜材中添加si和ni的方式，利用si和ni形成化合物ni2si、ni3si，当ni2si、ni3si从固溶体中析出，能引起合金的强度和硬度升高，从而起到强化铜合金的作用；
20、进一步的，通过在铜材中添加mn与ni形成mnni的方式，达到细化晶粒的作用，可借助mnni的沉淀硬化作用进一步提高制成的铜合金力学和耐腐蚀性能；
21、更进一步的，通过添加zn大量溶于cu和ni中的方式，起到固溶强化的作用，提高强度硬度并增加抗腐蚀能力，同时采用添加p提高合金的强度、硬度、弹性极限、弹性模量和抗疲劳强度，添加cr增强铜合金的机械强度和耐热性。
1.一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：该铜合金成分符合此形式cux*cuy，其中x选自si、mn和zn中的至少一种，y选自ni、cr和p中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述铜合金中，x元素的总含量大于0.7%且不高于15%，y元素的总含量大于0.3%，其中si的含量范围在0.4-3.5%，mn的含量范围在0.3-0.5%，zn的含量范围在7-13%，ni的含量范围在2.2-3.5%，cr的含量范围在0.02-1.8%，p的含量范围在0.3-0.7%。
3.根据权利要求1所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述铜合金由下列组分组成：si-0.4%，mn-0.3%，zn-7%，ni-2.2%，cr-0.02%以及余量的cu。
4.根据权利要求1所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述铜合金由下列组分组成：si-1.7%，mn-0.4%，zn-10%，ni-2.8%，p-0.5%以及余量的cu。
5.根据权利要求1所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述铜合金由下列组分组成：mn-0.5%，zn-13%，cr-1.8%，p-0.7%以及余量的cu。
6.根据权利要求1所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述s3中真空炉的加热温度控制在1200-1800℃，且s3中真空炉的真空度不低于2.0×2.0×10-3pa，并且s3中真空炉的压升率≤0.5pa/h。
7.根据权利要求1所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述s4中热挤压温度控制在650℃-700℃，且热挤压过程中通入惰性气体进行保护。
8.根据权利要求1所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述s4中棒状胚料的拉伸速度控制在600-900mm/min，且模腔内压力在900-1000mpa之间。
9.根据权利要求1所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述s5中热处理流程包括退火和回火，其中接触线的退火温度控制在410-430℃。
10.根据权利要求9所述的一种基于铜材料基因工程的铜合金接触线制备的方法，其特征在于：所述s5中回火温度控制在390-410℃，且回火时间控制在1.5-2h，并且回火完成后自然空气冷却。
