中國(guó)高鐵出口意義非凡，不僅僅是單個(gè)產(chǎn)業(yè)的“出海”，而是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條的“走出去”。目前市場(chǎng)規(guī)模雖小，但一旦受到海外市場(chǎng)的認(rèn)可，將重塑中國(guó)制造的全球品牌形象，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展。今天草編就帶大家看看高鐵上的材料~~~
       對(duì)于高速鐵路，對(duì)新材料的強(qiáng)度、疲勞性能、輕量化、工藝性等提出了更高的要求，新材料的應(yīng)用主要在以下幾個(gè)方面。

       鐵道車(chē)輛
       車(chē)體
       不銹鋼
       不銹鋼主要用鎳鉻奧氏體不銹鋼，由于其高耐蝕性和美觀的特點(diǎn)，在日本、美國(guó)、前蘇聯(lián)應(yīng)用較多，在保證強(qiáng)度和剛度前提下，如梁、柱等骨架的板厚由普通鋼的3.2一6.0mm減至1.0一1.5 mm，可減重40%左右。20世紀(jì)60年代初，日本率先研制出不銹鋼車(chē)輛，其輕量、節(jié)能、不需涂裝，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，目前不銹鋼車(chē)輛超過(guò)5000輛，占全部客車(chē)10%以上。
       主要應(yīng)用：不銹鋼車(chē)體由于不易解決車(chē)體氣密性問(wèn)題，只用于制造20km/h速度級(jí)的車(chē)體、及車(chē)內(nèi)承載和裝飾件。
       鋁合金
       鋁的密度小，僅為2.7（屬輕金屬），約為鋼的1/3。由于鋁的表面易氧化形成致密而穩(wěn)定的氧化膜，所以耐蝕性好。鋁有較好的鑄造性，由于鋁的融化溫度低，流動(dòng)性好，易于制造各種復(fù)雜外形的零件。鋁合金仍然保持了質(zhì)輕的特點(diǎn)，但機(jī)械性能明顯提高。
       主要應(yīng)用：一是作為受力構(gòu)件；二是作為門(mén)、窗、管、蓋、殼等材料；三是作為裝飾和絕熱材料。鋁合金容易加工和具有高度的散熱性。
       特別是車(chē)輛引擎部分特別適合使用鋁合金材料。這里幾乎完全是鋁合金的一家天下。此外，鋁合金的加工工藝多種多樣。通用性較強(qiáng)。
       從長(zhǎng)期來(lái)看，鋁合金價(jià)格適中。鋁材價(jià)格較高，使得車(chē)輛制造成本增加，但由于鋁合金使得車(chē)輛輕量化，車(chē)輛的輕量化帶來(lái)了運(yùn)能的增加，耗能的減少，維修的費(fèi)用降低。有資料顯示，交通工具的重量每減少10%，燃料可節(jié)約8%。在報(bào)廢回收時(shí)，鋁型材產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)100%回收，回收鋁型材循環(huán)再用可以減少95%的能源消耗。
       早在20世紀(jì)50年代，世界上較發(fā)達(dá)的一些國(guó)家就開(kāi)始采用鋁型材來(lái)制造鐵路車(chē)輛，包括美國(guó)、加拿大、日本、俄羅斯、德國(guó)和法國(guó)等國(guó)，目前國(guó)內(nèi)高鐵列車(chē)車(chē)廂已大量使用鋁合金材料。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，時(shí)速300公里以上的高速列車(chē)車(chē)體必須采用輕量化的鋁合金材料，350公里以上的列車(chē)車(chē)廂除底盤(pán)外全部使用鋁型材。目前中國(guó)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)動(dòng)車(chē)組采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四種類(lèi)型中，除CRHI型車(chē)體采用的是不銹鋼材外，其余3種動(dòng)車(chē)組車(chē)體均為鋁合金材質(zhì)。
       近年來(lái)國(guó)外有用鎂合金、欽合金等航空材料制造車(chē)體骨架的嘗試，其重量只有鋁合金的66%，減重效果明顯。但還在考察試驗(yàn)中。
       復(fù)合材料
       復(fù)合材料己開(kāi)始應(yīng)用于車(chē)輛，且用量不斷增加，代表了未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（FRF)因?yàn)楦弑葟?qiáng)度（剛度）、耐疲勞、耐蝕、隔熱、阻燃、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，英國(guó)、日本、德國(guó)先后在60年代開(kāi)始應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)件，現(xiàn)在越來(lái)越多地應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)件，例如車(chē)休和車(chē)頭前端部采用玻璃鋼、芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂等。目前在西歐，制造鐵道車(chē)輛用的復(fù)合材料中，按纖維種類(lèi)分，玻璃纖維占58%. 芳族聚酸胺纖維占20%，碳纖維占20%，其他占2%；按樹(shù)脂的種類(lèi)分，聚酯占35%，乙烯酸酯占22%，環(huán)氧樹(shù)脂占21%，酚醛樹(shù)脂占15%，改性的丙烯酸樹(shù)脂占4%，其他占3%。
       轉(zhuǎn)向架
       轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架是特別重要的高強(qiáng)度部件，關(guān)系到整個(gè)車(chē)輛安全性。轉(zhuǎn)架必須滿(mǎn)足安全、運(yùn)行舒適度以及耐磨損、易檢修等要求。
多采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金低碳高強(qiáng)度鋼、耐候鋼制造的構(gòu)架。近來(lái)研究熱點(diǎn)為高分子復(fù)合材料和鋁合金制造的構(gòu)架。
       車(chē)輛內(nèi)裝及設(shè)備
       車(chē)輛內(nèi)裝及設(shè)備主要有裝飾板、廁所、盟洗室、座椅及水箱等，以鋁合金和高分子材料為主，如裝飾板采用鋁合金上疊合一層不燃性的纖維增強(qiáng)塑料，廁所、盟洗室、座椅及水箱還要考慮到衛(wèi)生和耐腐蝕性，也以不燃性的為佳。

       輪一軌系統(tǒng)
       車(chē)輪與鋼軌材料除了要有足夠的強(qiáng)度、韌性、耐磨性外，還必須具有耐擦傷、抗剝離的性能。
       就線(xiàn)路而言，高速鐵路區(qū)別于一般鐵路最主要的特點(diǎn)是曲率半徑大、應(yīng)變速率高、軸重輕和牽引力大，鋼軌的磨耗較小，疲勞損傷相對(duì)突出，因此對(duì)鋼軌材料的選擇要求較高。
       對(duì)于鋼軌材料而言，歐洲鐵路一直在合金鋼軌上進(jìn)行研究，如非熱處理的Cr-Mo，合金鋼軌除了有較高的循環(huán)軟化抗力外，也有較好的抵杭短波磨損的能力，是今后鋼軌材料的重點(diǎn)選擇對(duì)象之一。 此外，還應(yīng)從鋼軌鋼的強(qiáng)韌化和純凈化方面進(jìn)行努力，大力發(fā)展全長(zhǎng)熱處理鋼軌、稀土鋼軌和降噪降振新鋼軌。
       目前，國(guó)外正在研究的貝氏體鋼抗剝離性能優(yōu)于珠光體鋼，不過(guò)尚處于試驗(yàn)階段。為了減重，德國(guó)正研究組合車(chē)輪，即輪心采用FRP，再套上鋼質(zhì)輪和輪箍。
       無(wú)砟軌道
       無(wú)砟軌道是當(dāng)前和今后世界鐵路建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)和方向。無(wú)砟軌道的軌枕本身是混凝土澆灌而成，而路基也不用碎石，可減少維護(hù)、降低粉塵、美化環(huán)境。鐵軌、軌枕直接鋪在混凝土路上，水泥枕與鐵軌間采取了許多連接穩(wěn)固的措施。列車(chē)時(shí)速可達(dá)200ｋｍ以上。
       高鐵軌道水泥枕、鐵軌和地基間的連接處均以聚氨酯彈性體填隙、密封，一則使連接穩(wěn)固，不因受氣候變化而位移；二則可起防震和消除噪音作用，增添旅客乘車(chē)舒適感。
       聚氨酯枕木
       為適應(yīng)高速列車(chē)的提速要求，開(kāi)發(fā)聚氨酯枕木以取代或部分取代混凝土枕木必將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在西歐，該技術(shù)已有較成熟的研制和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；在日本，聚氨酯枕木已在高速列車(chē)新干線(xiàn)軌道上得到應(yīng)用。與其他材料相比，聚氨酯枕木具有卓越的耐久性并可降低周期成本。
       聚氨酯膠黏劑
       高速列車(chē)的生產(chǎn)對(duì)聚氨酯膠黏劑的使用需求也大幅增加，聚氨酯在車(chē)輛上承擔(dān)著玻璃粘接、地板粘接、嵌縫填充、密封防水等各種必不可少的作用。按照動(dòng)車(chē)組ＣＲＨ３為基礎(chǔ)，單節(jié)車(chē)廂用聚氨酯膠約８４。０７Ｌ，折算約合１０９。３ｋｇ。主要應(yīng)用于車(chē)窗玻璃的粘接密封及部分填充部位的密封。
       聚脲彈性體涂層
       由于高鐵采用無(wú)碴軌道，要求防護(hù)層不僅具有防水、防滲和抗裂等基本性能，還要能經(jīng)受火車(chē)高速行駛帶來(lái)的高速、重載、交變沖擊等作用。聚脲涂層無(wú)接縫，粘結(jié)力強(qiáng)，真正做到了整體防水，同時(shí)還具有優(yōu)異的耐磨性、抗沖擊、抗開(kāi)裂、耐紫外光和耐高低溫性能，可滿(mǎn)足高鐵的特殊要求。

       受電弓滑板
       目前高速鐵路使用的導(dǎo)線(xiàn)主要有銅銀(0.15％一0.18% Ag)，銅鎘(0. 7%-1. 3%Cd)或銅錫合金（0. 3%Sn)等。隨列車(chē)的高速化．研制高線(xiàn)張力和重量輕的新型復(fù)合導(dǎo)線(xiàn)（即外表為銅，芯部為鋼）是發(fā)展趨勢(shì)。
       受電弓滑板是機(jī)車(chē)供電系統(tǒng)重要集電元件，通常有碳滑板、金屬滑板、浸金屬碳滑板和粉末冶金滑板，各國(guó)多采用碳滑板。如德國(guó)ICE和法國(guó)TGV。浸金屬碳滑板既有碳材料的自潤(rùn)滑性，又具備了金屬材料集電、強(qiáng)度和抗沖擊力高的特點(diǎn)，成為最理想的滑板材料，近年來(lái)已步人產(chǎn)業(yè)化階段。國(guó)外目前正在加強(qiáng)碳纖維金屬基復(fù)合材料滑板的研究，該材料在集電、自潤(rùn)滑、抗撞擊性能方而都會(huì)超過(guò)現(xiàn)有的滑板。
       目前，國(guó)內(nèi)外研究的浸金屬碳滑板已步入了實(shí)用化的階段，它主要是利用了碳滑板材料的多孔性質(zhì)，將熔融的銅或銅合金等高導(dǎo)電性金屬，在高溫高壓下浸入到碳滑板基體中去，使它既有碳材料的自潤(rùn)滑和抗電弧性能，又具備金屬材料的集電、強(qiáng)度高、杭彈撞擊力強(qiáng)的特點(diǎn)，成為最理想的滑板材料。
       與此同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)碳纖維一金屬?gòu)?fù)合材料滑板的研究，這種滑板在集電、潤(rùn)滑、杭撞擊性能方面都會(huì)超過(guò)現(xiàn)有的金屬滑板、碳滑板、浸金屬碳滑板和粉末冶金滑板，其應(yīng)用前景十分廣闊。

       制動(dòng)摩擦系統(tǒng)
       制動(dòng)摩擦系統(tǒng)要求摩阻材料有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，更好的散熱性和耐磨性，足夠高的沖擊強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，對(duì)磨偶件不產(chǎn)生異常磨損和其他形式的損傷，制動(dòng)火花少，價(jià)格便宜，而且輕量化。
       制動(dòng)盤(pán)過(guò)去長(zhǎng)期使用合金鑄鐵，但高速列車(chē)要求選用高強(qiáng)度抗熱裂的合金鍛鋼，如Ni-Cr-Mo或Cr-Mo-V合金鋼，也有研制金屬基復(fù)合材料和C-C復(fù)合材料制動(dòng)盤(pán)。日本1997年開(kāi)發(fā)的耐熱裂制動(dòng)盤(pán)?？梢杂?0年以上的壽命；德國(guó)的碳纖維復(fù)合材料盤(pán)，在高速250 km/h下質(zhì)量好，并通過(guò)了400km/h的臺(tái)架實(shí)驗(yàn)。
       目前常用的摩阻材料可分為含磷鑄鐵、粉末冶金材料和合成材料。法國(guó)TGV-A、日本新干線(xiàn)等高速列車(chē)都采用了粉末冶金閘片，而且普遍是銅基材料。針對(duì)鐵基、鋁基材料，日本、歐美等近來(lái)在開(kāi)發(fā)新材料時(shí)加人品須、陶瓷顆?；蚨汤w維等制成復(fù)合材料。在合成摩阻材料方面，德國(guó)ICE列車(chē)上安裝了鋁合金盤(pán)／合成閘片，獲得了較好的效果。目前纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在摩阻制動(dòng)材料方面的成功開(kāi)發(fā)和運(yùn)用備受矚目，成為研究熱點(diǎn)，例如1997年口本開(kāi)發(fā)的閘片是以酚醛樹(shù)脂、石墨、合成橡膠與碳纖維復(fù)合。

       減振、降噪材料
       高速帶來(lái)的沖擊、振動(dòng)和噪聲的加劇，采用減振降噪元件，例如勃彈性能、耐疲勞、耐老化性能更優(yōu)的橡膠元件，以保證乘坐的安全舒適。
       橡膠元件已在高速列車(chē)上廣泛應(yīng)用于防振、緩沖、隔音、密封、絕緣，以及彈性偶合件和空氣橡膠簧等方面，尤其是減振降噪作用特別顯著，對(duì)高速列車(chē)的舒適平穩(wěn)具有無(wú)可取代的作用。
       橡膠元件最引人矚目的應(yīng)用是轉(zhuǎn)向架上的六連桿橡膠關(guān)節(jié)。20世紀(jì)50年代初，國(guó)外就開(kāi)始采用橡膠材料作為鋼軌墊件；70 年代隨列車(chē)速度的提高，在軌道結(jié)構(gòu)中采用了天然橡膠、氯丁橡膠、聚氨酯橡膠等彈性體作為鋼軌夾墊、撐墊和軌枕的墊件；80年代，低發(fā)泡聚氨酯彈性材料已廣泛應(yīng)用于軌道結(jié)構(gòu)材料。日本對(duì)百余種彈性材料的篩選認(rèn)為，用反應(yīng)注射成形法生產(chǎn)的低發(fā)泡聚氨酯材料最適合用作高速軌道材料。
       高鐵產(chǎn)業(yè)代表一個(gè)國(guó)家高端制造業(yè)的水平。中國(guó)高鐵走出國(guó)門(mén)，意味著全球市場(chǎng)對(duì)于中國(guó)制造的肯定。中國(guó)忠旺等國(guó)內(nèi)鋁型材龍頭企業(yè)，憑借強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)力，或?qū)⒂瓉?lái)更多的發(fā)展機(jī)遇和市場(chǎng)空間。