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碳纤维复合材料用途广泛 重载铁路货车迎来新发展
2024年09月11日 15:52:57
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：5364
碳纤维复合材料时一种高强度的轻质材料，具备优异的耐热性、抗腐蚀性，并且易于加工，因此受到了广泛关注，被用于航空航天、交通运输、建筑工程、电子器械等多个领域，赋予了许多传统产业新可能，碳纤维材料的发展及运用也是目前的研究热点。
【化工仪器网 行业百态】碳纤维复合材料时一种高强度的轻质材料，具备优异的耐热性、抗腐蚀性，并且易于加工，因此受到了广泛关注，被用于航空航天、交通运输、建筑工程、电子器械等多个领域，赋予了许多传统产业新可能，碳纤维材料的发展及运用也是目前的研究热点。
尤其是在交通运输领域，碳纤维长期以来被认为是实现车辆轻量化的突破口，被重点关注。对于车辆来说，强度决定了其安全性与负重能力，重量则影响了能耗。因此在保证车辆性能的前提下，减轻车身重量就是在间接的降低车辆能耗，让车辆更绿色跟低碳。这也是为什么近几年，越来越多的高端车开始采用碳纤维零件来提升车辆性能的原因。
不过，传统轿车并非是碳纤维真正大展拳脚的地方，轨道交通领域，尤其是重载铁路货车更需要碳纤维材料的加入。传统重载铁路货车为保证载货强度，主要采用钢、铝合金等金属材料，而受制于材料特性，车辆面临减重瓶颈。同时考虑到载货这一根本需求，如果想要替代钢、铝合金等金属材料，新的材料在抗疲劳、耐腐蚀等方面也要具备较为突出的性能。而碳纤维恰好满足了这一点，因此是实现重载铁路货车轻量化的绝佳材料。
然而想要真的实现这一点却存在诸多难题。
首先是加工过程对强度和刚性的影响。碳纤维具有高强度和高刚度同时也具有脆性，因此在加工过程中需要精确的工艺控制，不然会导致材料出现尺寸误差，或者出现明显的性能下降。同时，考虑到碳纤维材料不同于金属材料，并没有独特的韧性，因此在针对重载铁路货车这种需要承受巨大的载荷的应用场景时，还需要合理的结构设计来发挥出其高强度和高刚度优势，避开脆性这一短板。
再者就是环境适应性方面的影响。重载铁路货车在户外运行，需要经受各种恶劣环境的考验，如高温、低温、潮湿、腐蚀等。因此用于重载铁路货车的碳纤维材料需要具备良好的环境适应性，以保证其长期使用的可靠性和稳定性。这也会间接导致生产工艺变复杂，生产成本增加。
而就在最近，我国首批碳纤维复合材料轻量化重载铁路货车正式下线，标志了我国在该方面实现了重要突破。
据悉该批货车由国家能源集团铁路装备公司等单位联合研制，使用的碳纤维增强树脂基复合材料的比强度、比模量分别为铝合金材质的3—5倍和1.5—1.8倍，自重较同类铝合金材料车体降低20%以上，最终成品相较于过去传统重载铁路货车更轻更节能、强度更高、环境适应性更强。
而在碳纤维材料之余，该型重载铁路货车还集成了许多其它的技术，包括高强度重载车钩、集成式空气制动装置、自卸式底门开闭装置等新型部件，以及物联网、大数据、云计算等现代信息技术。为未来铁路运输工作，带去更多可能同时，也针对后续车辆改造起到示范作用。
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