本发明涉及一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，属于铜合金材料技术领域。
背景技术：
目前，我国是世界上高速铁路运营里程最多、运营速度最高、在建高速铁路规模最大的国家，高速铁路在社会经济发展中发挥着重要作用。因此对电气化铁路接触网线材的性能要求也越高，接触线作为与电力机车上的电弓滑板滑动摩擦直接向电力机车输送电流的关键设备，其性能直接影响电力机车的受流质量和机车的安全运行。目前主要开发的铁路接触线合金有Cu-Ag、Cu-Mg以及Cu-Sn合金。其中，铜镁合金由于其优良的性能目前被广泛应用。
中国专利2009年12月14日（公开号：CN 101710505 A）公开的一种铜镁合金接触线的制备方法，该合金抗拉强度高于570MPa，但导电率偏低。中国专利2012年5月23日申请的专利（公开号：CN 102851526 A）公开的一种高导电率铜镁合金接触线及其加工工艺，其导电率较高达到90%IACS以上，但是其强度仅为360MPa。中国专利2013年8月23日（公开号：CN 103421978 A）公开的一种铜镁合金材料，该合金导电率不高为60%IACS。中国专利2015年4月3日（公告号：CN 104711449 A）公开的微合金化铜镁合金，该合金虽导电率较高，但是合金抗拉强度较低，仅为300MPa。
技术实现要素：
为了克服现有技术中的铜镁合金导电率与抗拉强度不能同时兼顾的技术问题，本发明提供了一种具有优良综合性能的高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，以满足铁路接触线用铜合金的性能要求。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高强高导铜镁合金接触线，包括以下重量百分比的组分组成：0.1~0.8%的镁，0.1～0.4%的镍，0.1～0.4%的锌， 0.1～0.4%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，包括以下步骤：
（1）制备中间合金：将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1050~1100℃，熔炼0.5~1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1230～1280℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1130～1200℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比5～10:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在900～950℃保温1～2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为40～80%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为450～550℃，保温2～4h，时效过程氩气保护，之后进行拉拔变形，变形量为20～80%。
本发明的有益效果：
（1）、本发明所制备的铜镁合金接触线是在铜镁合金的基础上加入了镍、银和锌。镍的加入能够充分提高合金的延伸率，以及合金的抗软化温度；银的加入能够大幅提高合金的导电率，同时也能提高合金的延伸率；锌的加入能够提高合金强度，同时可显著改善合金的机械加工性能。由于镍、锌加入量过多也会影响合金的导电性，所以本发明的合金具体选择镍和锌的加入量分别为0.1～0.4%和0.1～0.4%。发明中通过限定合金的成分及其各组分的百分配比，使各组分综合作用，显著提高了铜镁合金材料的综合性能，使成品铜镁合金接触线的抗拉强度＞510MPa，导电率＞70%IACS，延伸率≥10%，软化温度＞470℃，能较好的满足电气化铁路接触网线材对铜镁合金性能的要求。
（2）、本发明在制备步骤中，采用先制备铜镁中间合金，再添加其他金属元素进行熔炼等操作的方法，能够使镁的烧损量减少，同时使成品的合金成分含量容易控制，成分均匀，铸件表面呈亮铜色，内部无明显缺陷。
（3）、在制备步骤中，时效处理以及拉拔变形的操作方法，可以提高析出相的形核位置，析出相析出越多，越能提高合金的强度与导电率。在时效过程中采取氩气保护，还能够使时效后合金的氧化率大大减少，提高了合金性能，对合金制备工艺有改进和优化作用。
（4）、本发明所制备的铜镁合金通过熔炼，连铸，连续挤压，固溶处理，拉拔变形，时效处理，再次拉拔变形等工艺操作，制备出了抗拉强度可达516 MPa以上，导电率可达74%IACS以上的铜镁合金，显著提高了合金的综合性能。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
一种高强高导铜镁合金接触线，由以下重量百分比的组分组成：0.1~0.8%的镁，0.1～0.4%的镍，0.1～0.4%的锌，0.1～0.4%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，包括以下步骤：
（1）制备中间合金：将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1050~1100℃，熔炼0.5~1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1230～1280℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1130～1200℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比5～10:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在900～950℃保温1～2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为40～80%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为450～550℃，保温2～4h，时效过程氩气保护，之后进行拉拔变形，变形量为20～80%。
实施例1
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.2%的镁，0.1%的镍， 0.1%的锌，0.1%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1050℃，熔炼1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1230℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1130℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比7:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在950℃保温1h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为40%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为450℃，保温2h，之后进行拉拔变形，变形量为60%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度516MPa，导电率91%IACS，延伸率16%，软化温度515℃。
实施例2
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.2%的镁，0.2%的镍，0.2%的锌，0.2%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1050℃，熔炼1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氮气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1235℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1130℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比8:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在900℃保温2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为60%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为460℃，保温2h，之后进行拉拔变形，变形量为60%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度524MPa，导电率84%IACS，延伸率13%，软化温度502℃。
实施例3
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.4%的镁，0.2%的镍， 0.2%的锌，0.3%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1060℃，熔炼1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1240℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1140℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比8:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在910℃保温2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为60%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为460℃，保温2h，之后进行拉拔变形，变形量为60%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度537MPa，导电率79%IACS，延伸率11%，软化温度500℃。
实施例4
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.4%的镁，0.2%的镍， 0.2%的锌，0.3%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1060℃，熔炼1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1250℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1150℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比5:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在920℃保温2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为60%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为460℃，保温2h，之后进行拉拔变形，变形量为80%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度546MPa，导电率78%IACS，延伸率11%，软化温度502℃。
实施例5
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.4%的镁，0.2%的镍， 0.1%的锌，0.4%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1060℃，熔炼1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1260℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1150℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比8:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在920℃保温2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为80%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为500℃，保温3h，之后进行拉拔变形，变形量为80%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度550MPa，导电率80%IACS，延伸率12%，软化温度490℃。
实施例6
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.6%的镁，0.1%的镍， 0.1%的锌，0.1%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1070℃，熔炼1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1250℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1160℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比7：1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在930℃保温1.5h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为80%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为480℃，保温2h，之后进行拉拔变形，变形量为80%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度560MPa，导电率78%IACS，延伸率11%，软化温度490℃。
实施例7
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.6%的镁，0.2%的镍， 0.2%的锌，0.2%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1070℃，熔炼1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1280℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1160℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比6:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在930℃保温2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为60%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为480℃，保温2h，之后进行拉拔变形，变形量为20%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度570MPa，导电率77%IACS，延伸率10%，软化温度487℃。
实施例8
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.8%的镁，0.1%的镍， 0.1%的锌，0.2%的银，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1080℃，熔炼1h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1270℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1200℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比8:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在950℃保温2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为60%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为550℃，保温4h，之后进行拉拔变形，变形量为80%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度580MPa，导电率74%IACS，延伸率10%，软化温度475℃。
实施例9
一种高强高导铜镁合金接触线及其制备方法，由以下重量百分比的组分组成，0.8%的镁，0.1%的镍， 0.4%的锌，0.3%的银，0.05%的铈，0.05%的钕，余量为铜和不可避免的杂质元素。
具体制备方法为：
（1）制备中间合金：将将组分铜总质量30%的铜、镁放入真空非自耗电极电弧熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，加热至1100℃，熔炼0.5h，自然冷却后得到铜镁中间合金，备用；
（2）熔炼：将组分铜总质量70%的铜、镍、锌、银以及步骤（1）制得的铜镁中间合金放入高频真空熔炼炉内进行熔炼，抽真空至炉内压强为5×10-2Pa，然后充入氩气至炉内压强为0.05MPa，控制熔炼温度为1270℃，得到液态合金，备用；
（3）连铸：将步骤（2）制得的混合均匀的液态合金转置于温度为1180℃的连铸保温炉内，随后进行水平连续铸造拉坯，拉坯速度为280 mm/min，得到φ30 mm 的棒坯；
（4）连续挤压：将步骤（3）得到的棒坯通过连续挤压机，挤压成φ35 mm的杆坯，挤压比10:1；
（5）固溶处理：将步骤（4）的杆坯装入热处理炉中，在950℃保温2h，然后进行水淬；
（6）拉拔变形：将步骤（5）固溶处理后的合金进行拉拔变形，变形量为80%；
（7）时效处理和拉拔变形：将步骤（6）拉拔变形后的合金进行时效处理，时效温度为520℃，保温2h，之后进行拉拔变形，变形量为80%，时效过程氩气保护。最终，测得合金性能：抗拉强度590MPa，导电率75%IACS，延伸率10%，软化温度473℃。