高速铁路是现代社会发展中的新型运输模式,它的兴起迎合了当前世界各国交通发展的需要,并发展十分迅速。高铁贯通地线作为高铁中最重要的部分,其质量好坏决定了高铁运行的稳定性及安全性。H65黄铜护套高铁贯通地线具有良好导电性、高强度、耐腐蚀、寿命长等优点,在接触线领域有很大的应用前景.本文利用物理及数值模拟相结合的研究手段,设计了连续浇注复合铸造法制备高铁贯通地线的核心装备并确定了结晶器中的重要参数,分析了复合线的横截面气隙孔的分布面积、扩散层厚度、紫铜绞线-H65黄铜护套界面显微硬度、和导电率,探索了 H65保温温度和紫铜绞线表面氧化层对其界面结合质量的影响规律。本文的主要结论如下:1)核心装备的设计。自主设计开发了连续浇注复合铸造装置,该装置可连续制备出高铁贯通地线线坯,其界面扩散层厚度为2.5μm。该装备主要分为三部分,第一部分是紫铜绞线的预处理阶段,紫铜绞线在与H65黄铜护套复合前需要经过去除氧化层,并对绞线进行矫直,该阶段的设备设计包括开卷机、打磨机、矫直机以及对中装置。第二部分是H65黄铜颗粒的熔化阶段以及H65黄铜和紫铜绞线的固-液复合阶段,该阶段的设备设计包括加热保温装置、温度监测装置、冷却水循环装置以及结晶器水冷装置。主要由石墨套、铜套、导流水套、不锈钢架以及导向套组成,采用铜管悬挂式。第三部分负责为整个工艺的运行提供动力,主要是拉坯收卷装置;2)通过金相显微镜和扫描电镜对界面结合处的显微观察,以及对界面结合处的能谱分析和显微硬度检测,验证紫铜绞线和H65黄铜中存在扩散结合,验证连续浇注复合铸造界面结合优于连续纵包焊接工艺,空隙面积从17.477mm2下降至3.227mm2;3)H65黄铜在985℃下与紫铜绞线的界面结合较优于其他温度,气孔面积小,电导率平均值为14.4%IACS,高于其他温度下制备的贯通地线性能;4)采用ANSYS Fluent软件中的Solidification and Melting模型和标准k-ε湍流模型对结晶器内的流场、温度场及H65黄铜的凝固过程进行二维稳态数值模拟。研究发现:H65铜合金的液相体积分数、冷却水的出口温度和铸坯的出口温度都随着拉速的增加而增加。拉速过快会导致H65铜合金熔体不能及时凝固,拉速过慢会造成H65铜合金熔体在结晶器入口处就凝固,容易导致无法拉坯。较优的拉速为0.05m/s～0.1m/s之间;5)冷却水流速对结晶器的温度场分布有重要影响,H65铜合金的液相体积分数、冷却水的出口温度和铸坯的出口温度都随着冷却水流速的增加而减小。较优的冷却水流速为6m/s～8m/s。较优的入口温度为1000℃。