聚合物基复合材料在列车构件中的应用

       自20世纪90年代以来，为适应国民经济的快速发展，中国铁路开始了全面提速。列车的高速化，必须实施车辆的轻量化。轻量化的主要途径之一是采用轻型高强度的新材料。目前高速列车车体采用的材料有耐候钢、不锈钢、铝合金和复合材料等。随着列车速度的不断提高，车体轻量化成为列车制造的热点话题，也成为列车研制的关键技术的重点之J[l]。聚合物基复合材料相比传统材料具有许多优点，如：可设计性、高比强度、高比模量、耐腐蚀、工艺性能好等，成为下一代高速列车制备的理想材料。利用高性能玻璃纤维复合材料夹层结构制造的机车车体，重量比传统钢制结构轻25%～35%;利用碳纤维增强聚合物基复合材料制造的车体，比铝合金车体减重30%。聚合物基复合材料应用于机车车体的制备能够很大程度的减轻机车重量，可以为机车轻量化做出很大贡献，有助于列车的高速化。列车的高速化，要求列车车体结构具有流线性，呈现出航空结构的特点。传统的金属材料，如铝合金拉挤板，由于制备工艺的限制，难以满足车体流线性的要求。而聚合物基复合材料，可以根据模具的形状，制备出复杂曲面结构制件，能很好的满足机车车体流线性的要求，制造出具有优舁空气动力学性能的机车车体，提高列车运行的平稳性和舒适度。且其制造工艺接近净近成型，制造的产品无需进行机械加工，生产效率高，制造成本低。玻璃纤维增强的聚合物基复合材料，具有优异的电气绝缘性能，能够用来制备机车绝缘构件和车内饰件，如绝缘机车车顶盖和车厢内天花板、地板等。相对于传统金属原材料，可以减少车内绝缘件和绝缘油漆的使用，从而增大车内的有效空间，减少对环境的污染。聚合物基复合材料有较大的比模量，使列车车体具有极好的抗冲击能力和阻尼减震性能，为列车的稳定化、安全化和轻量化提供了性能保证。聚合物基复合材料还具有降噪减震、隔音绝热等特性，能减少噪音污染，提高列车舒适度。聚合物基复合材料在制备过程中，可以加入阻燃剂和芳香剂等添加助剂，起到阻燃和改善车内空气环境的作用。

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