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行业分析

高铁用到哪些高性能材料?
来源:中国有色金属报  2016-05-18 17:07:05
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=12&news_id=3077

在中国的海南以及东南亚乃至全球热带海洋地区,高铁途经河道、海滩等地方,在建设过程中无疑要面临海水倒灌侵蚀、水下灌注作业等技术问题,同时也受到高温高湿等环境的考验。而防风、防腐、防盐雾也成为地理环境的一大问题,高铁在这种高温、高湿、强腐蚀的环境中,势必需要高性能材料来解决,保证旅途的顺利,人民群众的安全。
 
  那么,在高温、高湿以及强腐蚀的环境中,哪些高性能的材料能够被用到高铁等交通工具的制造中呢?
 
  铁道车辆(车体、转向架、车辆内装及设备)
 
  为满足节能、安全、环保、舒适目标,对于高速铁路用材料的要求:轻质高强、隔振减振、高铁轻量化材料、不锈钢和铝合金。
 
  在车体的材料应用中,铝合金材料获得较大的应用。由于铝合金比强度高,特别是大型空心薄壁铝材轧制技术的完善,成为高速列车车体最理想的材料。
 
  轻量化车体用中空双表面大型铝合金挤压型材,可大幅度减少焊拉工作量,简化车辆的制造工艺。
 
  日本新干线选用的铝合金大体上有:Al-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金,Al-Zn-Mg系合金。如5083、7003等牌号的铝合金。
 
  随着车辆轻量化的要求越来越高,在铝合金材料之后,人们把目光注视到复合材料上来。意大利ETR500高速列车的车头前突部分采用的是芳纶纤维增强环氧树脂的FRP,用这种材料模型成型的符合空气动力学线型要求的车头,具有优异的抗冲击能力,当列车以300km/h速度行驶时有很好的尺寸稳定性。
 
  法国国营铁路公司(SNCF)认为,对于未来的TGV高速列车,考虑到迫切需要进一步减轻车体质量,采用碳和玻璃纤维强化环氧脂包覆发泡蜂窝材料芯制造双层挂车,并进行线路运行试验,对其耐火性、抗冲击强度等进行运行测试,结果表明:复合材料车体的制造工艺是有效的,它比铝制或钢制车体的强度大,用碳纤维复材预计可比铝制车的质量减少25%。
 
  复合材料车体在振动性能、透气性能和隔热性能方面的优点,提高了车体的舒适性。
 
  在车辆内装及设备中,主要有装饰板、厕所、盟洗室、座椅及水箱等,主要以铝合金和高分子材料为主,如装饰板采用铝合金上叠合一层不燃性的纤维增强塑料,厕所、盟洗室、座椅及水箱还要考虑到卫生和耐腐蚀性,也以不燃性的为佳。
 
  接触网导线材料应用
 
  高速列车通常采用电力牵引,需要保证接蚀网导线与受电弓滑板之间在高速运行时具有良好的受流性能,目前高速铁路研究开发了铜合金导线,主要品种有铜铜银合金导线、钢镉合金及铜锡合金导线等。
 
  随着车速进一步提高,导线材料已由单一材料向复合材料的方向发展,其中一个品种是钢芯铜皮的铜-钢复合材料。
 
  受电弓滑板是机车供电系统中的重要集电元件,高速运行的电力机车上的滑板一旦失效,将严重危及行车安全,因此要求它的使用必须经济安全,既对接触网导线磨耗小,自身有足够的使用寿命,又不影响弓网关系。
 
  目前,国内外研究的浸金属碳滑板已步入了实用化的阶段,它主要是利用了碳滑板材料的多孔性质,将熔融的钢或铜合金等高导电性金属,在高温高压下滑入到碳滑板基体中去,使它既有碳材料的自润滑和抗电弧性能,又具备金属材料的集电、强度高、抗弹撞击力强的特点,成为最理想的滑板材料。
 
  与此同时,还应加强碳纤维-金属复合材料滑板的研究,这种滑板在集电、润滑、抗撞击性能方面都会超过现有的研究,这种滑板在集电、润滑、抗撞击性能方面都会超过现有的金属滑板、碳滑板、浸金属碳滑板和粉末冶金滑板,其应用前景十分广阔。
 
  为此,供电触网在沿海地区从设计结构上,采用整体式腕臂及刚性吊弦结构,轨道扣件采用了渗锌镍专利技术防腐,延长了其生命周期。
文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=12&news_id=3077