本发明涉及铜合金，具体是涉及一种高速轨道交通用高强耐高温铝青铜导条的制备方法。
背景技术：
1、铝青铜是在铜中添加了主合金元素铝，普通的铝青铜合金是在铜中添加铝而形成的二元铝青铜合金，为了扩大其应用范围，人们还在其中添加镍、铁、锰等其他合金元素形成多元复杂铝青铜合金，通过设计合金元素及其配比使合金性能得到了较大改善。此外铝青铜是可以进行热处理强化的，通过热处理可以改善合金的组织性能来满足合金不同的工艺性能和使用性能的要求。
2、随着不断深入的研究和大规模的工业化生产，铝青铜合金具有较好的物理性能、力学性能和化学性能等，综合性能优良，已经成为现代工业生产及应用中广泛使用的新型合金材料，已应用于航空航天、轨道交通、海洋工程、建筑及机械工程等军用工业和民用工业。
3、随着服役环境的复杂化，对铝青铜材料的强度、耐热性等性能提出了更高的要求。以高速轨道交通用铝青铜为例，转子用铜条常在高速、高温条件下服役，并承担着导电的作用，因此要求铝青铜材料在具有高强度、优异的耐热性的同时还要兼具有一定的导电性。
4、专利cn104862522b公开了一种镍铝青铜合金及其制备方法，通过对mn含量的控制来提高镍铝青铜的硬度和耐磨性，但并未给出合金的强塑性指标、导电指标和耐腐蚀性能。
5、专利cn114395710a公开了一种高强度耐腐蚀铜合金及其制备方法，通过调整fe、ni、cr、p元素含量及进行加工工艺和热处理工艺(热变形-固溶-冷变形-校直-退火)优化，显著提高合金的力学性能、可加工性及耐腐蚀性能，退火态材料的抗拉强度560mpa以上、屈服强度330mpa以上、屈强比0.55以上、延伸率42％以上。本发明塑性较好，但强度较低，难以满足对强度要求较高的应用场合。
6、专利cn112063883a公开了一种铝青铜及其制备方法，其抗拉强度≥740mpa，屈服强度≥400mpa，延伸率≥15％，硬度≥200hb，但没有报道导电性相关内容。
7、专利cn110284025a公开了一种铝青铜材料及其制备方法，通过添加cr、ti、nb、ce等元素和热锻-热处理-轧制(冷轧)工艺来获得高强度、高耐热性的铝青铜材料，拉伸强度600-850mpa，延伸率5-15％，电导率12-19％iacs，软化温度大于520℃。但此专利添加了部分稀土元素，成本增加。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高速轨道交通用高强耐高温铝青铜导条的制备方法。
2、本发明的技术方案是：一种高速轨道交通用高强耐高温铝青铜导条的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、配料及熔炼：
4、按重量百分比为al：8.0-10.5％，ni：4.0-5.5％，fe：3.0-4.5％，nb：0.1-1.0％，余量为cu，进行配备原料，随后将各原料放入真空中频感应炉中进行熔炼并铸造，得到圆柱铸锭；
5、s2、制备坯料：
6、将步骤s1中得到的圆柱铸锭进行热挤压后得到热挤压型材，再将热挤压型材进行固溶处理后得到固溶型材，随后对固溶型材进行热锻/热轧处理，得到坯料；
7、s3、制备铝青铜导条：
8、将步骤s2中得到的坯料进行时效处理后得到时效半成品，再将时效半成品进行去应力退火处理后得到半成品，随后按照图纸要求的尺寸、公差对半成品进行机加工，得到铝青铜导条。
9、进一步地，所述步骤s1中，al、ni、fe、nb、cu分别对应选用纯度≥99.90％的纯铝、纯镍、纯铁、纯铌和电解铜板作为原料。
10、说明：采用上述方式进行原料的添加，在保证生产成本的同时，可以避免引入过多杂质，从而保证所制备铝青铜导条的使用效果。
11、进一步地，所述步骤s1中，熔炼的方法为：将原料装入石墨坩埚，放入真空中频感应炉内进行熔炼，将真空度控制在8.0×10-2pa以下，采用底铸式或侧平引式浇铸系统，熔炼温度为1200-1300℃，熔炼过程中保持电磁搅拌，精炼时间为30-40min，得到合金溶液。
12、说明：采用上述熔炼方式可以精确的控制铝青铜导条各化学元素的含量，减少合金元素的氧化损失，并使得合金溶液的气体及夹杂物含量极低，大大提高了圆柱铸锭的纯净度。
13、更进一步地，所述步骤s1中，铸造的方法为：将合金溶液进行除气脱氧后引入结晶器中进行冷却结晶，铸造速度70-100mm/min，脱模后得到圆柱铸锭。
14、说明：通过进行除气脱氧后再进行铸造，可进一步提高所铸造的圆柱铸锭的产品质量，从而提高铝青铜导条的纯度和性能。
15、进一步地，所述步骤s2中，热挤压温度为650-850℃，挤压时间为35-50s，挤压比10-250；其中，热挤压的方式为正向挤压、反向挤压或静液挤压。
16、说明：采用上述热挤压参数进行圆柱铸锭的处理，不仅能够快速形成所需形状和尺寸，加工效率高，而且能够使圆柱铸锭的强度和硬度得到提高，同时能够避免圆柱铸锭内部存在缺陷和裂纹问题。
17、进一步地，所述步骤s2中，固溶处理的温度为850-950℃，保温时间为0.5-1.5h；其中，固溶处理的方式为水冷；
18、所述步骤s3中，时效处理的温度为500-650℃，保温时间为2-5h；其中，时效处理的方式为炉冷至100℃后再进行空冷。
19、说明：采用上述固溶处理参数进行热挤压型材的处理，能够使热挤压型材的过剩相充分溶解到固溶体中，得到过饱和固溶体，为随后的时效处理作准备；
20、之后再采用上述时效处理参数进行坯料的处理，使过饱和固溶于基体中的沉淀硬化合金元素以极细的质点形式析出，从而形成强化相，此强化相可以有效阻碍位错滑移和晶界滑移，从而提高坯料的强度和硬度。
21、进一步地，所述步骤s2中，热锻/热轧处理的温度为650-850℃，热锻/热轧的变形量为30-80％，进行多道次热锻/热轧，每次热锻/热轧后翻转90°，且终锻/终轧的温度≥600℃。
22、说明：采用上述热锻/热轧处理参数进行固溶型材的多道次热锻/热轧，能够充分破碎再结晶晶粒，进而达到细化晶粒的目的，从而改善铝青铜导条的综合性能。
23、更进一步地，在进行多道次热锻/热轧时，以650-850℃为热锻/热轧处理的初始温度，并在风速2-3m/s、温度180-230℃的循环风道中进行热锻/热轧处理，当热锻/热轧处理的温度降至630±5℃时，对固溶型材进行回温处理，随后继续热锻/热轧处理，直至得到坯料；
24、所述回温处理为：以5℃/min的升温速率回温至热锻/热轧处理的初始温度650-850℃；
25、其中，单道次热锻/热轧的变形量＜10％，且缓慢回温处理后的单道次热锻/热轧的变形量≤5％，循环风道中的气体为惰性气体、氢气或氮气。
26、说明：采用上述温度控制方式以及热锻/热轧处理方式能够使金属内部得到更充分的变形，从而获得更加均匀的晶粒结构，进而进一步强化改善铝青铜导条的性能，提高铝青铜导条产品的使用效果。
27、进一步地，所述步骤s3中，去应力退火处理的方法为：在气氛保护炉中进行，温度为450-700℃，时间为2-5h，炉冷至100℃后再进行空冷，即得到半成品；其中，气氛保护炉中的保护气氛为惰性气体、氢气或氮气。
28、说明：采用上述去应力退火处理方法能够有效消除时效半成品的内应力，防止铝青铜导条发生变形和开裂，便于对铝青铜进行后续的机加工。
29、进一步地，在热挤压、热锻/热轧处理之前，预先对圆柱铸锭或固溶型材进行加热，加热温度为700-900℃，保温20-60min。
30、说明：在热挤压、热锻/热轧处理之前进行上述处理可以避免圆柱铸锭或固溶型材内外温度不均的问题，采用上述处理方式可以减少合金流动的不均，提高热挤压、热锻/热轧处理的效果。
31、本发明的有益效果是：
32、(1)本发明铝青铜导条的成分合理，显微组织致密均匀，具有较高的强度和硬度，适宜的塑性和韧性，可调控的导电性能，以及较好的耐高温和耐腐蚀性能，无需添加稀土元素，通过铝、镍、铁、铌元素与铜基体之间的相互作用，使得合金中的强化相均匀分布，晶粒细小均匀致密，微量元素nb的添加不仅没有对合金的导电性能产生不良影响，还大幅地提高了合金的强度、硬度、耐高温性能；并且真空熔炼可避免氧化、杂质等问题，提高了合金的纯度和性能，具有广泛的应用前景。
33、(2)本发明通过热挤压、热锻/热轧等易于工业化大规模生产的塑性变形手段和热处理工艺使得铝青铜导条材料获得细小均匀的显微组织和优异的综合机械性能，晶粒度10-20μm，rm≥850mpa，rp0.2≥550mpa，a≥15％，hb≥230，并且导电性能可根据成分调整，软化温度≥550℃。
34、(3)本发明铝青铜导条制备方法不仅操作简单、成本低廉、对设备要求低、加工损耗少，易于大规模生产制备，而且制备工艺流程短，操作简便、灵活，生产效率高。