近年來，中國高鐵在世界上大放異彩。在新一輪的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中，高鐵項目也占據(jù)了非常重要的議題。

對于高速鐵路來說，所用材料的強度、疲勞性能、輕量化和工藝性應(yīng)該有更高的水平，所以這里應(yīng)用的新材料越來越多，現(xiàn)在一般在以下幾個方面:

復(fù)合車身

復(fù)合材料已經(jīng)應(yīng)用到車輛上，而且用量越來越大，代表了未來的發(fā)展趨勢。纖維增強樹脂基復(fù)合材料(FRP)因其比強度(剛度)、耐疲勞性、耐腐蝕性、隔熱性、阻燃性和可設(shè)計性強，于60年代在英國、日本和德國應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)件，現(xiàn)在越來越多地應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)件，如車身前端和車頭的FRP和芳綸纖維增強環(huán)氧樹脂。目前在西歐，用于制造鐵道車輛的復(fù)合材料中，玻璃纖維占58%，芳香族聚胺纖維占20%，碳纖維占20%，其他占2%。按樹脂種類分，聚酯占35%，乙烯基酯占22%，環(huán)氧樹脂占21%，酚醛樹脂占15%，改性丙烯酸樹脂占4%，其他占3%。

妖怪

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是一個特別重要的高強度部件，關(guān)系到整車的安全性。炮塔必須滿足安全性、運行舒適性、耐磨性和易維護(hù)性的要求。車架由優(yōu)質(zhì)碳鋼、低合金低碳高強度鋼和耐候鋼制成。最近的研究熱點是高分子復(fù)合材料的框架和鋁合金制造。

車輛內(nèi)部和設(shè)備

車輛內(nèi)部和設(shè)備主要包括裝飾板、廁所、盥洗室、座椅和水箱等。，主要由鋁合金和高分子材料制成。例如，裝飾板是由一層不可燃的纖維增強塑料層壓在鋁合金上制成的。廁所、洗漱間、座椅、水箱也要考慮衛(wèi)生、耐腐蝕，不燃的也是首選。

隨著復(fù)合材料制造技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合材料在鐵路車輛制造業(yè)中的認(rèn)識和理解的加深，以及鐵路車輛制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合材料在鐵路車輛中的應(yīng)用范圍正在逐步擴大，應(yīng)用的復(fù)合材料種類、等級和技術(shù)水平也在不斷提高。

接下來，邊肖系統(tǒng)地介紹了專門應(yīng)用于高鐵的復(fù)合材料。

復(fù)合車身

已應(yīng)用于現(xiàn)代鐵路車輛的復(fù)合材料分類如下:

(1)剛性和半剛性不飽和聚酯樹脂F(xiàn)RP

(2)酚醛樹脂玻璃纖維增強塑料；

(3)高強度反應(yīng)型阻燃不飽和聚酯樹脂玻璃鋼；

(4)添加阻燃不飽和聚酯樹脂的玻璃鋼強度略低；

(5)碳纖維材料。

產(chǎn)品分為:

(1)手工粘貼玻璃鋼件；

(2)成型玻璃鋼零件；

(3)夾層結(jié)構(gòu)玻璃鋼件；

(4)碳纖維制品。

玻璃鋼在鐵道車輛上的應(yīng)用

玻璃鋼在鐵道車輛上的早期應(yīng)用

玻璃鋼在鐵路車輛上的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代，最早應(yīng)用于國產(chǎn)140km/h速度低速電動車組。應(yīng)用范圍主要包括:

●內(nèi)墻板；

●內(nèi)頂板；

●裝配式玻璃鋼馬桶；

當(dāng)時主要的應(yīng)用目標(biāo)是節(jié)約木材而不是木材。使用的玻璃鋼類型是不飽和聚酯樹脂玻璃鋼。

玻璃鋼在鐵道車輛上的批量應(yīng)用

玻璃鋼在鐵路車輛上的批量應(yīng)用及其逐漸成熟發(fā)生在20世紀(jì)90年代，主要用于制造鐵路客車和城市軌道車輛:

●旅客房間的內(nèi)墻板；

●內(nèi)頂板；

●裝配式玻璃鋼馬桶；

●整體式玻璃鋼衛(wèi)生間；

●整體玻璃鋼衛(wèi)生間；

● FRP 空空調(diào)風(fēng)管和排廢風(fēng)管；

●座椅或座椅框架。

此時主要的應(yīng)用目標(biāo)已經(jīng)從節(jié)材而不是用木轉(zhuǎn)移到了提高車輛的檔次上；使用的玻璃鋼類型主要是不飽和聚酯樹脂玻璃鋼。

近年來，玻璃鋼在軌道車輛上的應(yīng)用

自本世紀(jì)初以來，玻璃鋼已廣泛應(yīng)用于鐵路車輛。除上述產(chǎn)品外，它還廣泛用于制造業(yè):

●車頂整流罩；

●新型屋頂風(fēng)道；

●車內(nèi)形狀復(fù)雜的各種零件，包括三維曲面形狀的內(nèi)壁板和側(cè)頂板；各種特殊形狀的蓋板；玻璃纖維蜂窩板；裝飾件。

在這個階段，玻璃鋼應(yīng)用的主要目標(biāo)是制造具有特殊功能要求或復(fù)雜造型要求的零件。而且這一階段使用的FRP的防火性能也有所提高。反應(yīng)型和添加型阻燃不飽和聚酯樹脂玻璃鋼得到了廣泛的應(yīng)用，酚醛樹脂玻璃鋼的應(yīng)用逐漸減少。

玻璃鋼在高速動車組上的應(yīng)用

玻璃鋼在高速鐵路動車組上的應(yīng)用真正使其進(jìn)入了成熟階段。因為:

(1)玻璃鋼用于制造功能特殊、形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重載下綜合性能優(yōu)良的零件，如玻璃鋼整體流線型前部、前端開閉機構(gòu)模塊、車頂空氣動整流罩等。

(2)模壓玻璃鋼(SMC)已得到廣泛應(yīng)用。

采用模壓玻璃鋼批量制造高速動車組乘客內(nèi)墻板具有以下優(yōu)點:

●零件尺寸精度高；

●制造質(zhì)量和產(chǎn)品等級，

●實現(xiàn)了輕量化；

●適合工程量產(chǎn)。

(3)提高了玻璃鋼在其他部位的應(yīng)用水平。

●可根據(jù)需要制作各種紋理的零件；

●外觀質(zhì)量更好，零件形狀和尺寸精度更高；

●表面顏色和圖案可以同時調(diào)整。

這時候玻璃鋼的應(yīng)用包括實現(xiàn)特殊的功能和形狀，承受一定的載荷，輕量化等更高層次的目標(biāo)。

玻璃鋼在鐵道車輛應(yīng)用中的問題。

在鐵路車輛上應(yīng)用FRP時出現(xiàn)了以下問題:

(1)制造質(zhì)量差，形狀和尺寸精度低，無論是形位公差還是尺寸公差都不是很大，甚至強烈變形翹曲，不能滿足使用要求；

(2)強度低，性能不穩(wěn)定，經(jīng)常斷裂開裂；

(3)耐久性差，經(jīng)常引起翹曲變形；

(4)耐老化性能差，表面褪色、開裂；

(5)防火性能差，達(dá)不到鐵路行業(yè)防火標(biāo)準(zhǔn)的要求；

(6)由于其較重的重量，很難將其應(yīng)用于需要重量的結(jié)構(gòu)。

玻璃鋼在現(xiàn)代軌道車輛中的應(yīng)用前景

(1)玻璃鋼材料的特性

密度低，比強度高:相對密度在6 ~ 1g/cm3之間，僅為碳鋼的1/4 ~ 1/5，但抗拉強度接近碳鋼；

●良好的耐腐蝕性:對大氣、水、常見酸、堿、鹽、各種油和溶劑有良好的耐受性；

●熱性能好:導(dǎo)熱系數(shù)低，常溫下25~67KJ/mhK，僅為金屬的1/100~1/1000，隔熱性好，適用于瞬間超高溫，是理想的熱防護(hù)材料。

●卓越的工藝性:可根據(jù)需要靈活選擇成型工藝。工藝簡單，可一次成型。對于形狀復(fù)雜、成型困難、數(shù)量少的產(chǎn)品，工藝性優(yōu)越。

●各向異性:不同方向力學(xué)性能差異明顯，與其他工程結(jié)構(gòu)材料仍有一定差距；

●環(huán)保性差:現(xiàn)階段應(yīng)用的玻璃鋼材料仍難以降解回收，廢棄零件形成不易處理的垃圾，污染環(huán)境。

(2)與其他非金屬材料的比較

碳纖維在軌道車輛中的應(yīng)用

碳纖維材料的特性

碳纖維具有密度低、強度和剛度高、不蠕變、抗疲勞性和耐腐蝕性好等一系列優(yōu)點。它不僅是承載能力最強的復(fù)合材料，也是目前唯一可以替代金屬材料成為結(jié)構(gòu)材料的非金屬復(fù)合材料。與鐵道車輛常用的一些金屬材料的一些力學(xué)性能進(jìn)行對比，如下表所示。

通過一些指標(biāo)的比較，可以看出碳纖維在一些性能指標(biāo)上具有一定的優(yōu)勢；綜合比較后可以看出，碳纖維還是有一些缺點的，尤其是各向異性和抗沖擊性差。

碳纖維材料在現(xiàn)代軌道車輛中的應(yīng)用

(1)在中國的應(yīng)用

●到目前為止，碳纖維材料僅在我國早期試制的動力集中型動車組原型車上使用過，制造的產(chǎn)品是流線型車頭中的前車鉤頭罩；

●使用碳纖維材料制造重載高速動車組車頂導(dǎo)流罩已有討論，但已付諸實施。

(2)國外申請

●據(jù)非正式資料顯示，國外正在研究應(yīng)用碳纖維材料制造車身結(jié)構(gòu)的承載部件，但目前還沒有到實用階段，所以沒有公布有成果的資料。

碳纖維材料在現(xiàn)代軌道車輛中的應(yīng)用前景

●作為一種結(jié)構(gòu)材料，碳纖維的應(yīng)用范圍和主要目標(biāo)應(yīng)該是代替部分金屬材料制造承受一定載荷的構(gòu)件；

●由于目前碳纖維在軌道車輛上批量應(yīng)用還沒有經(jīng)驗和成熟的技術(shù)，其應(yīng)用需要逐步推廣；

●碳纖維近期的主要應(yīng)用目標(biāo)應(yīng)該是制造一些次重要的承載零件或部件，如高強度流線型前頭罩、車頂整流罩、行李架骨架、座椅骨架等。

●碳纖維的長期應(yīng)用目標(biāo)可以是制造鐵路機車車輛或轉(zhuǎn)向架構(gòu)架中的一些承重部件。

●短期或長期應(yīng)用目標(biāo)是用作輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

磷酸(氫)鋯可添加到PP、PE、PVC、ABS、PET、PI、尼龍、塑料、粘合劑、環(huán)氧樹脂、纖維、精細(xì)陶瓷等高解析復(fù)合材料中，以增強材料的耐高溫、阻燃、耐腐蝕、抗劃傷、韌性和拉伸強度。

目前上述的內(nèi)容應(yīng)該能夠為大家解答出大家對于什么是復(fù)合材料(復(fù)合材料的分類)的疑惑了，所以如果大家還想要了解更多的知識內(nèi)容，也可以關(guān)注本站其他文章進(jìn)行了解哦。

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