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碳纖維復(fù)合材料用途廣泛 重載鐵路貨車(chē)迎來(lái)新發(fā)展
2024年09月11日 15:52:57 來(lái)源:化工儀器網(wǎng) 作者:小王 點(diǎn)擊量:5412

碳纖維復(fù)合材料時(shí)一種高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料,具備優(yōu)異的耐熱性、抗腐蝕性,并且易于加工,因此受到了廣泛關(guān)注,被用于航空航天、交通運(yùn)輸、建筑工程、電子器械等多個(gè)領(lǐng)域,賦予了許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新可能,碳纖維材料的發(fā)展及運(yùn)用也是目前的研究熱點(diǎn)。

  【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】碳纖維復(fù)合材料時(shí)一種高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料,具備優(yōu)異的耐熱性、抗腐蝕性,并且易于加工,因此受到了廣泛關(guān)注,被用于航空航天、交通運(yùn)輸、建筑工程、電子器械等多個(gè)領(lǐng)域,賦予了許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新可能,碳纖維材料的發(fā)展及運(yùn)用也是目前的研究熱點(diǎn)。
 
  尤其是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,碳纖維長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛輕量化的突破口,被重點(diǎn)關(guān)注。對(duì)于車(chē)輛來(lái)說(shuō),強(qiáng)度決定了其安全性與負(fù)重能力,重量則影響了能耗。因此在保證車(chē)輛性能的前提下,減輕車(chē)身重量就是在間接的降低車(chē)輛能耗,讓車(chē)輛更綠色跟低碳。這也是為什么近幾年,越來(lái)越多的高端車(chē)開(kāi)始采用碳纖維零件來(lái)提升車(chē)輛性能的原因。
 
  不過(guò),傳統(tǒng)轎車(chē)并非是碳纖維真正大展拳腳的地方,軌道交通領(lǐng)域,尤其是重載鐵路貨車(chē)更需要碳纖維材料的加入。傳統(tǒng)重載鐵路貨車(chē)為保證載貨強(qiáng)度,主要采用鋼、鋁合金等金屬材料,而受制于材料特性,車(chē)輛面臨減重瓶頸。同時(shí)考慮到載貨這一根本需求,如果想要替代鋼、鋁合金等金屬材料,新的材料在抗疲勞、耐腐蝕等方面也要具備較為突出的性能。而碳纖維恰好滿(mǎn)足了這一點(diǎn),因此是實(shí)現(xiàn)重載鐵路貨車(chē)輕量化的絕佳材料。
 
  然而想要真的實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)卻存在諸多難題。
 
  首先是加工過(guò)程對(duì)強(qiáng)度和剛性的影響。碳纖維具有高強(qiáng)度和高剛度同時(shí)也具有脆性,因此在加工過(guò)程中需要精確的工藝控制,不然會(huì)導(dǎo)致材料出現(xiàn)尺寸誤差,或者出現(xiàn)明顯的性能下降。同時(shí),考慮到碳纖維材料不同于金屬材料,并沒(méi)有獨(dú)特的韌性,因此在針對(duì)重載鐵路貨車(chē)這種需要承受巨大的載荷的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí),還需要合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)發(fā)揮出其高強(qiáng)度和高剛度優(yōu)勢(shì),避開(kāi)脆性這一短板。
 
  再者就是環(huán)境適應(yīng)性方面的影響。重載鐵路貨車(chē)在戶(hù)外運(yùn)行,需要經(jīng)受各種惡劣環(huán)境的考驗(yàn),如高溫、低溫、潮濕、腐蝕等。因此用于重載鐵路貨車(chē)的碳纖維材料需要具備良好的環(huán)境適應(yīng)性,以保證其長(zhǎng)期使用的可靠性和穩(wěn)定性。這也會(huì)間接導(dǎo)致生產(chǎn)工藝變復(fù)雜,生產(chǎn)成本增加。
 
  而就在最近,我國(guó)首批碳纖維復(fù)合材料輕量化重載鐵路貨車(chē)正式下線(xiàn),標(biāo)志了我國(guó)在該方面實(shí)現(xiàn)了重要突破。
 
  據(jù)悉該批貨車(chē)由國(guó)家能源集團(tuán)鐵路裝備公司等單位聯(lián)合研制,使用的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比模量分別為鋁合金材質(zhì)的3—5倍和1.5—1.8倍,自重較同類(lèi)鋁合金材料車(chē)體降低20%以上,最終成品相較于過(guò)去傳統(tǒng)重載鐵路貨車(chē)更輕更節(jié)能、強(qiáng)度更高、環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。
 
  而在碳纖維材料之余,該型重載鐵路貨車(chē)還集成了許多其它的技術(shù),包括高強(qiáng)度重載車(chē)鉤、集成式空氣制動(dòng)裝置、自卸式底門(mén)開(kāi)閉裝置等新型部件,以及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)。為未來(lái)鐵路運(yùn)輸工作,帶去更多可能同時(shí),也針對(duì)后續(xù)車(chē)輛改造起到示范作用。
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