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| 成果 | 重大突破：我国研制出世界首辆全碳纤维复合材料地铁车体！ |
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新年伊始，中车长客股份有限公司在轨道交通领域再获重大突破，成功研制出具有完全自主知识产权的世界首辆全碳纤维复合材料地铁车体，为碳纤维复合材料在轨道交通领域大批量工业化应用探索了方向和路径。全碳纤维复合材料可实现车体减重、节能减排降耗、提高安全性舒适性和使用寿命等。应用碳纤维复合材料，可以完成与金属材料同等的结构设计，使整车减重约35%。该地铁车体突破了车体设计分析技术、车体连接技术、复合材料低成本及大尺寸制件的成型制造技术等，车体性能优异，可满足在极限恶劣工况和环境下的使用要求。由于复合材料具有优异的抗疲劳、耐酸碱腐蚀性和耐老化性能，使车体结构具有不低于30年的使用寿命。此外，复合材料隔热性能是金属车体的1.5倍以上，可与防寒材料媲美；隔音性能和减震性能更优，仅车体本身就达到车辆隔音要求的70%以上，车体震动的固有频率较同类金属车体提高18%以上，能够有效防止车身和转向架之间的共振，提高乘坐的舒适性。利用复合材料可一体化成型的特点，该车体大限度地实现部件整合、零件整合，通过模具一体成型。车体各模块之间采用机械连接，消除了传统金属车体因焊接变形导致的尺寸偏差和形位偏差，提高车体尺寸精度和外观质量。目前，新材料特别是碳纤维材料在轨道交通行业不仅缺乏应用，更缺乏标准。此次中车长客车体研制结合国际航空领域在碳纤维的成功应用经验和标准，创造性地探索碳纤维在轨道交通行业应用的材料标准、设计准则、工艺指南、质检标准、试验判定和维护策略等，为国内建立完整的轨道行业标准打下基础。碳纤维复合材料碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减轻500公斤。所以，在航空航天工业中争相采用先进复合材料。有一种垂直起落战斗机，它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4，占机翼重量的1/3。据报道，美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管等，都是用先进的碳纤维复合材料制成的。现在的F1（世界一级方程锦标赛）赛车，车身大部分结构都用碳纤维材料。优质跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维，用以提高气动性和结构强度。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。优势1、高强度（是钢铁的5倍）2、出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的高温)3、出色的抗热冲击性4、低热膨胀系数(变形量小)5、热容量小（节能）6、比重小（钢的1/5）7、优秀的抗腐蚀与辐射性能
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