淺析材料工程技術(shù)的進(jìn)展

路建超

摘要：在現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的時(shí)代，鐵路技術(shù)逐步向高科技化轉(zhuǎn)變，給人們的日常生活帶來了很大的方便，對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重大的影響，我國(guó)正在進(jìn)行高速鐵路的建設(shè)，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)高速鐵路的智能化建設(shè)，國(guó)家正在大力研究智能化材料，改進(jìn)完善高鐵建設(shè)工程，由智能材料研究而成的智能列車，不僅有效地提高了高速列車的車速，同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)其的控制，增強(qiáng)了安全性與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：材料工程;鐵路新材料;高速列車

前 ?言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在世界各國(guó)，興起了一場(chǎng)以鐵路網(wǎng)為核心的鐵路革命，各國(guó)都在進(jìn)行激烈的高速化競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)鐵路工程建設(shè)也在迎接這種挑戰(zhàn)，修建高速鐵路是我國(guó)目前的主要任務(wù)，利用高新技術(shù)對(duì)高速鐵路進(jìn)行建設(shè)，并運(yùn)用先進(jìn)的材料與工程技術(shù)，可以緩解目前我國(guó)鐵路運(yùn)輸?shù)木o張狀態(tài)，因此對(duì)鐵道材料工程技術(shù)的研究至關(guān)重要。

一、高速鐵路與材料工程技術(shù)

1.高速列車結(jié)構(gòu)輕量化材料

實(shí)現(xiàn)高速列車結(jié)構(gòu)輕量化，可以有效的節(jié)約能源，同時(shí)減少對(duì)鐵路線路的損壞。并且，高速列車輕量化，主要以降低軸重與減少簧下重量為主，降低軸重涉及到列車的整體，降低列車的車體重量、轉(zhuǎn)向架以及車內(nèi)設(shè)備等部件重量。而簧下重量則是指轉(zhuǎn)向架本身的材料與工藝選擇結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)今的高速列車，在軸重限制的條件下，必須要利用工程技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)列車結(jié)構(gòu)輕量化。

1.1車體輕量化材料。高速列車車體材料主要。是輕質(zhì)鋁合金，要想研制出全焊接大型擠壓鋁合金整體結(jié)構(gòu)的車體，必須要考慮是否能夠生產(chǎn)出同車體長(zhǎng)度相同，并且四壁較薄、寬幅、中空的鋁合金型材?？梢岳眉愉囦X合金，加鋰鋁合金密度小，彈性高，可塑性很強(qiáng)，發(fā)展?jié)撃芎艽?。?duì)于車體的構(gòu)造，可以利用鎳鎘奧式不銹鋼，這種不銹鋼的抗擊能力很強(qiáng)，耐熱性很好，重量輕并且使用壽命長(zhǎng)，成本相對(duì)比較低，所以很適合車體的構(gòu)建。

1.2轉(zhuǎn)向架輕量化技術(shù)。高速列車可以采用驅(qū)。動(dòng)制動(dòng)一體的半體懸式，有效的減少了簧下重量，但是這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須要有先進(jìn)的工程技術(shù)為前提，對(duì)于驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元的雙空心軸驅(qū)動(dòng)裝置材料工藝問題主要有三個(gè)方面：（1）六連桿橡膠關(guān)節(jié)問題，要重視耐溫耐老化的橡膠關(guān)節(jié)元件的研究開發(fā);（2）鋁合金鑄造齒輪箱的問題，鋁合金鑄造齒輪箱應(yīng)選用高強(qiáng)度的鋁合金，要注意壁薄這一問題，要減輕重量;（3）空心軸與轉(zhuǎn)向盤的焊接，要保證焊接質(zhì)量。為了保證焊接質(zhì)量，要采取機(jī)器人技術(shù)，提高焊縫處的疲勞強(qiáng)度，加強(qiáng)對(duì)焊縫的檢驗(yàn)。高速列車車輛構(gòu)架可以選用復(fù)合材料，從而降低重量，獨(dú)立是旋轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向架就是一個(gè)很好的選擇，這種構(gòu)架可以很好的減少輕軌磨損與噪聲。對(duì)于軸箱來說，應(yīng)該采用優(yōu)質(zhì)鋁合金，運(yùn)用空心軸，要對(duì)軸座處進(jìn)行處理，以防止磨損。

1.3復(fù)合材料。為了保證高速列車的防火功能，可以采用玻璃纖維增強(qiáng)的酚醛脂基復(fù)合材料，這種材料遇到火焰不會(huì)燃燒，并且發(fā)出的煙霧很少，降低了有毒煙霧的濃度。這種材料不僅可以作為車內(nèi)裝飾，而且在高溫下也可以連續(xù)使用。在高速列車的底板、天花板一般都采用夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，有些高速列車的車頭也會(huì)采用這種材料。

2.高速列車功能性材料

2.1橡膠材料。高速列車中運(yùn)用橡膠元件有效的起到了緩沖、隔音、密封等作用，但是橡膠材料在使用中，會(huì)出現(xiàn)老化，容易產(chǎn)生故障，所以在對(duì)橡膠材料的選擇時(shí)，要合理科學(xué)，以保證設(shè)計(jì)使用的要求。

2.2 制動(dòng)材料?，F(xiàn)今高速列車的制動(dòng)形式普遍是摩擦制動(dòng)中的盤形制動(dòng)，高速列車的制動(dòng)盤必須要采用高強(qiáng)度抗熱量的合金鍛鋼，所以要研制可以抗高溫防熱裂的復(fù)合金屬基材料，現(xiàn)今研究的C—C復(fù)合材料則具備這一點(diǎn)。對(duì)于閘片材料一定要選擇耐熱耐磨的材料，穩(wěn)定其摩擦系數(shù)。

2.3 受流材料。隨著高速列車的車速不斷提高，必須要避免車速過快而造成的離線不能受電的后果，要研制提高導(dǎo)線的張力與波動(dòng)傳播速度的復(fù)合型導(dǎo)線。與導(dǎo)線相連接的滑板，要求其質(zhì)量一定要高，要有良好的帶電摩擦特性，其強(qiáng)韌性一定要高。

3.高速鐵路用的鋼軌

對(duì)高速鋼軌也要十分重視，其表面的損傷會(huì)影響高速列車的行駛。由于高速列車速度過快，所以在高速的情況下，列車與軌道之間的粘著力回暖下降，所以，要提高鋼軌表面的粘著力，研制出高摩系數(shù)的固體潤(rùn)滑幫，將高摩系數(shù)的罐體潤(rùn)滑棒作用于車輪踏面，從而轉(zhuǎn)移到鋼軌表面可以增強(qiáng)其粘著性。在高速列車上裝載噴油器，使其能換購(gòu)在高速行駛中向鋼軌兩側(cè)噴油，從而減少摩擦。

二、新材料新工藝的應(yīng)用

1.高速智能材料

很多專家都在利用先進(jìn)的技術(shù)研制高速智能列車，比如為了提高列車的曲線通過能力，采用了可傾式車體，利用電子輪可控轉(zhuǎn)向架技術(shù)解決了曲線輪軌磨損與高速運(yùn)行的穩(wěn)定。這些先進(jìn)的技術(shù)必須要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，要利用大功率的電子元件與先進(jìn)的控制技術(shù)，并且研制出相應(yīng)的傳感材料以及信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。高速智能列車在各個(gè)方面都要使用智能材料，智能材料可以根據(jù)環(huán)境而進(jìn)行變化，以發(fā)揮最大的作用，所以這就必須要將軟件系統(tǒng)植入智能材料結(jié)構(gòu)中，使科技與材料相互結(jié)合，形成智能材料。在電子材料中，如果計(jì)算機(jī)和通訊系統(tǒng)發(fā)生故障，是系統(tǒng)中的一些元件失效或是電路板之間焊接發(fā)生松動(dòng)，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，但是如果使用智能材料，則會(huì)很好的解決這一問題，智能材料可以在發(fā)生故障前自我察覺，將故障進(jìn)行自我修復(fù)，從而有效的避免的事故發(fā)生。

2.超導(dǎo)磁懸浮列車與超導(dǎo)材料

超導(dǎo)磁懸浮列車?yán)贸瑢?dǎo)磁體，以磁力排斥為出發(fā)點(diǎn)，磁懸浮之間的間隙很大。采用電磁體的超導(dǎo)磁懸浮列車，以磁性吸引力為出發(fā)點(diǎn)，使用更加方便，零件之間的制造公差也很大。只有采用超導(dǎo)磁體才能更好的增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度，減輕列車重量。采用高溫超導(dǎo)材料可以有效的促進(jìn)超導(dǎo)磁懸浮列車的發(fā)展，對(duì)于高溫超導(dǎo)材料的研究，要以兩個(gè)方面為主：首先高溫超導(dǎo)物質(zhì)是由氧化物組成的脆性材料，想要將它制成可纏繞性的柔軟性線材十分困難，所以在工藝上要采取混合的技術(shù)，利用機(jī)械合金化方法研制金屬芯線，并在其表面利用成膜技術(shù)制出超導(dǎo)薄膜，最后得到的超導(dǎo)線材比較柔軟。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，鐵路運(yùn)輸業(yè)蓬勃發(fā)展，鐵路運(yùn)輸對(duì)人們的生活影響日益增大，鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展給人們的生活帶來了很大的便利，同時(shí)也促進(jìn)了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在鐵路工程中，鐵路的材料問題對(duì)鐵路建設(shè)的影響很大，文章就鐵路材料工程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行研究，并探討了新世紀(jì)鐵路高新材料的應(yīng)用前景。

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