聚合物基复合材料在列车构件中的应用

轨道交通中复合材料制品的实际应用和发展前景张宵华匡伯铭（宁波华缘玻璃钢电器制造有限公司）（中国复合材料工业协会模压专业委员会）复合材料是由基体材料(聚合物材料、金属、陶瓷)和增强体(纤维、晶须、颗粒)复合而成的具有优异综合性能的新型材料, 是上世纪以来发展最迅速的新材料之一。

我国轨道交通建设已进入繁荣期, 这为复合材料产业提供了一个大有可为的崭新空间。

[1] 本交提及的复合材料仅指玻璃纤维增強的热固性模塑料，在其材料组份中，玻璃纤维是强度的承载体，而热固性树脂基体作为连续介质，在成型过程中把分散的纤维粘结成一个整体从而形成一种新的材料。

由于复合材料的多相特性 ,其整体特性受单一原料的特性、原材料含量及几何形态、复合方式及工艺、界面状况及复合程度等一系列因素影响。

各种原材料都有各自的优点和缺点,因此复合材料在组合上将出现不同的复合结果。

轨道交通中开发应用的复合材料制品正是利用这种特征，满足不同工况、充分发挥其重量轻、高绝缘、耐腐蚀、比強度高、可设计性等特点，装备在地铁建设的多个部位，見图1現就实际使用的几种典型的复合材料制品分述如下：1. 整体式电缆支架地铁隧道的潮湿环境和采用走行轨回流的特殊工况使隧道内的金属构件非常容易锈蚀。

随着投入运营时间的增加，这种锈蚀情况不断恶化，已成为影响地铁运营安全的一大隐患。

人们在检查国内运营时间最长的北京地铁一号线的电缆支架时，虽经多次更抱与维护，金属支架锈蚀斑驳，已不堪重负（见图2）【1】图2 北京地铁1号线金属电缆支架锈蝕严重为彻底解決地铁隧道内金属支架的生锈腐蝕（尽管热镀锌可大大改善，但运输及施工中的磕碰使镀锌层会局部早期损伤），广州地铁自3号线开始，即在国内率先采用了玻璃纤维增強的不饱和聚酯树脂模塑料一次压制成型的电缆支架。

为适应地铁隧道内多种盾构截面和不同种类电缆的架设，地铁整体式电缆支架需要多种规格与结构（見图3）图3 宁波华缘玻璃钢电器制造有限公司开发的部份整体式支架截止2011年底之前宁波华缘玻璃钢电器制造有限公司（以下简称宁波华缘）已为广州地铁的5 号线，3号线北延段，6号线，广佛线，重庆地铁等总共100多公里提供了各类整体式电缆支架约30万套，产品日趋成熟。

聚合物基复合材料应用聚合物基复合材料是一种由聚合物基体和加入了不同类型的增强剂、填料或添加剂的复合材料。

它具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等优点，被广泛应用于各个领域。

一、聚合物基复合材料在航空航天领域的应用聚合物基复合材料在航空航天领域发挥着重要作用。

由于其重量轻、强度高，可以有效减轻飞行器的重量，提高载荷能力和燃油效率。

同时，聚合物基复合材料具有良好的耐热性能，能够承受高温环境下的应力，因此被广泛应用于制造飞机机身、翼面、推进器等部件。

二、聚合物基复合材料在汽车制造领域的应用聚合物基复合材料在汽车制造领域也有广泛应用。

相比传统金属材料，聚合物基复合材料具有更好的抗冲击性和耐磨性，能够有效提高汽车的安全性和耐久性。

此外，聚合物基复合材料还具有良好的隔音和保温性能，能够提升汽车的乘坐舒适度。

三、聚合物基复合材料在建筑领域的应用在建筑领域，聚合物基复合材料可以用于制造建筑外墙板、屋顶材料、地板等。

聚合物基复合材料具有重量轻、耐候性好、防火性能好等特点，能够提高建筑物的安全性和耐久性。

此外，聚合物基复合材料还能够实现自洁效果，减少建筑物的维护成本。

四、聚合物基复合材料在体育器材领域的应用聚合物基复合材料在体育器材领域也有广泛应用。

例如，聚合物基复合材料可以用于制造高尔夫球杆、网球拍等。

与传统金属材料相比，聚合物基复合材料具有更好的弹性和耐磨性，能够提高球杆或拍的使用寿命和性能。

五、聚合物基复合材料在医疗领域的应用聚合物基复合材料在医疗领域也有重要应用。

例如，聚合物基复合材料可以用于制造人工关节、骨修复材料等。

聚合物基复合材料具有良好的生物相容性和生物可降解性，能够在人体内实现良好的适应性和组织修复效果。

六、聚合物基复合材料在环境保护领域的应用聚合物基复合材料在环境保护领域也有广泛应用。

例如，聚合物基复合材料可以用于制造太阳能电池板、风力发电叶片等。

聚合物基复合材料具有良好的光电转换效率和耐候性，能够有效利用清洁能源和减少环境污染。

复合材料在高速轨道交通领域的应用0引言复合材料是由基体材料(聚合物材料、金属、陶瓷)和增强体(纤维、晶须、颗粒)复合而成的具有优异综合性能的新型材料。

是2O世纪发展最迅速的新材料之一。

它具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、隔热、耐磨等优异性能．在航天、航空、交通运输、基础设施中发挥了巨大的作用．成为这些领域产品性能提高和升级换代的关键材料。

在高速轨道交通领域．纤维复合材料也正成为越来越重要的一类材料。

除被用于内部设备和装修装饰材料以外．在承载结构上的应用也越来越多。

1复合材料的优势1．1质轻强度高用复合材料做成的构件，质量小、强度高、刚性大，是一种理想的结构材料。

表1是复合材料与金属材料的力学性能比较。

可见复合材料比一般的金属材料的比强度、比模量要高出l 一5倍。

1．2可设计性强纤维复合材料的最显著特点是高比强度和高比刚度．并且它可以在一个很宽的范围内变化，因此复合材料可以通过材料选择、结构设计、铺层设计等方法解决各种技术难题。

现在使用的纤维从弹性模量为7O GPa、强度为3 500 MPa的玻璃纤维到模量为600 GPa、强度为2 000 MPa的高模量碳纤，其性能范围很宽。

根据已知的有关复合定律．通过选择材料，可以改变其能，因此每个结构件都可以根据要求找到一种最佳的铺层结构。

1．3安全性高(高疲劳强度和低缺口敏感度)疲劳特性是涉及安全性的主要问题。

其实在复合材料被用于轨道车辆的结构件之前，就曾被用于制造航天飞机、军用飞机、民用飞机中的结构件，应用于高应力领域若有失效，很多是因为动态承载结构件超过了疲劳强度而致使其破坏。

金属材料也面临同样的问题。

金属材料的振动强度通常都比其静态强度小得多。

而复合材料的这2个数值几乎没有什么区别。

承受连续振动的金属结构件上有了缺口，很快就会导致裂纹扩展并出现早期破坏，而在复合材料中，力被转移到邻近层，因此缺口的影响大大降低。

由于复合材料对扩展裂纹的敏感度很低。

即使出现损伤，也不致被立即破坏。

目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................... 错误!未定义书签。

第1章前言 (1)1.1复合材料的在世界铁路车辆上的应用 (1)1.2复合材料的优势 (2)1.3铁路车辆复合材料主要种类 (3)第2章复合材料在铁路车辆上的应用 (5)2.1使用复合材料制造铁路车辆车体 (5)2.2使用复合材料模制机头 (6)2.3使用复合材料制造车体内装及设备 (6)2.3.1 车门 (6)2.3.2 车窗及窗玻璃 (6)2.3.3 座椅 (7)2.3.4 客车墙板、顶板、地板 (7)2.3.5 其他设备 (8)2.4复合材料制作转向架 (8)2.5复合材料制作闸瓦 (8)2.6复合材料制作受电弓滑板 (8)2.7复合材料制造齿轮箱 (9)第3章复合材料在铁路车辆上发展趋势 (10)3.1复合材料应用于铁路车辆所面临的问题 (10)3.2复合材料在铁路车辆上应用发展方向 (10)结束语 (12)致谢 (13)参考文献............................................... 错误!未定义书签。

摘要本文介绍了国内外复合材料在铁道车辆上应用情况。

从非承力件到大型结构件均有成功应用，对于提高交通车辆的速度、运载效率和舒适安全性发挥了重要作用，充分说明复合材料在铁道车辆上的应用的广阔前景。

关键词：复合材料应用前景第1章前言复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。

各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。

金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。

非金属基体主要有合成树脂、橡胶陶瓷、石墨、碳等。

增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、金属丝和硬质细粒等。

复合材料在汽车行业的应用研究在当今汽车工业的快速发展中，复合材料凭借其独特的性能优势，逐渐成为汽车制造领域的重要材料。

复合材料不仅能够减轻车辆重量、提高燃油效率，还能增强汽车的安全性和耐久性。

本文将对复合材料在汽车行业的应用进行深入研究。

一、复合材料的特点与分类复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组合而成的一种多相固体材料。

其特点主要包括高强度、高刚度、低密度、良好的耐腐蚀性和抗疲劳性能等。

常见的复合材料在汽车行业的应用主要有纤维增强复合材料和聚合物基复合材料。

纤维增强复合材料如碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP），具有优异的力学性能。

聚合物基复合材料则以其良好的成型性能和成本优势，在汽车内饰和非结构部件中得到广泛应用。

二、复合材料在汽车车身结构中的应用汽车车身是复合材料应用的重要领域之一。

采用复合材料制造车身结构，可以显著减轻车身重量，从而提高燃油经济性和降低尾气排放。

例如，一些高端汽车品牌已经开始使用碳纤维增强复合材料来制造车身框架和覆盖件。

碳纤维的高强度和低重量特性，使得汽车在保持结构强度的同时，大幅降低了整车重量。

此外，玻璃纤维增强复合材料也常用于车身部件的制造，如保险杠、车门和引擎盖等。

这些部件在碰撞时能够吸收能量，提高汽车的被动安全性。

三、复合材料在汽车动力系统中的应用在汽车动力系统中，复合材料也发挥着重要作用。

例如，复合材料可以用于制造发动机缸体、缸盖和曲轴等部件。

这些部件需要具备高强度、耐高温和良好的耐磨性，而复合材料的性能能够满足这些要求。

同时，复合材料还可以用于制造涡轮增压器叶片和排气管等部件。

由于其良好的耐热性和耐腐蚀性，能够延长部件的使用寿命，提高动力系统的可靠性。

四、复合材料在汽车内饰中的应用汽车内饰对于舒适性和美观性有着较高的要求，复合材料在这方面也有着出色的表现。

聚合物基复合材料可以制成各种形状和颜色的内饰部件，如仪表板、座椅靠背和中控台等。

聚合物基复合材料的发展前景
聚合物基复合材料是一种新型的材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等
优点，已经在航空航天、汽车制造、建筑领域得到广泛应用。

随着科技的不断进步，聚合物基复合材料的发展前景也变得愈发广阔。

目前，聚合物基复合材料已经成为许多领域的首选材料之一。

在航空航天领域，轻质高强度的特性使得航空器的重量得到有效降低，提高了航行效率；在汽车制造领域，聚合物基复合材料的使用可以有效降低车辆的油耗，减少尾气排放。

同时，在建筑领域，聚合物基复合材料的防水、抗腐蚀性能使得建筑物更加耐久。

未来，随着人们对材料性能要求的不断提高，聚合物基复合材料也将得到更广
泛的应用。

例如，可以预见的是，聚合物基复合材料将在航天领域扮演更为重要的角色，用于制造更加轻巧、耐高温的航天器件；在新能源汽车领域，聚合物基复合材料将成为电池壳体、车体等关键部件的首选材料。

此外，随着环保意识的日益增强，可回收再利用的聚合物基复合材料也将迎来
更广阔的市场。

未来，可以预见聚合物基复合材料的制造工艺将不断优化，生产成本将得到更大程度的降低，从而使得这种环保材料更加普及。

综上所述，聚合物基复合材料具有广阔的发展前景。

随着科技的不断进步，这
种材料将在各个行业中发挥越来越重要的作用，为人们的生活和产业的发展带来更多的便利和机遇。

聚合物基复合材料实例一、引言聚合物基复合材料是一种具有优异性能的材料，其广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。

本文将介绍几个聚合物基复合材料的实例，以展示其在不同领域的应用。

二、汽车领域1.碳纤维增强聚酰亚胺树脂复合材料碳纤维增强聚酰亚胺树脂复合材料是一种轻质高强度的材料，其在汽车制造中得到了广泛应用。

这种复合材料可以用于制造轻量化零部件，如车身、底盘等。

与传统的金属车身相比，这种复合材料可以降低汽车的重量，并提高其燃油效率和行驶性能。

2.热塑性聚氨酯/玻璃纤维布层板热塑性聚氨酯/玻璃纤维布层板是一种具有优异耐久性和抗冲击性能的材料，其在汽车制造中得到了广泛应用。

这种复合材料可以用于制造汽车内饰件，如仪表板、门板等。

与传统的塑料内饰相比，这种复合材料可以提高汽车内部的美观性和舒适性，并提高其耐用性和抗冲击性能。

三、航空航天领域1.碳纤维增强环氧树脂复合材料碳纤维增强环氧树脂复合材料是一种轻质高强度的材料，其在航空航天领域得到了广泛应用。

这种复合材料可以用于制造飞机结构件，如机翼、尾翼等。

与传统的金属结构相比，这种复合材料可以降低飞机的重量，并提高其飞行速度和燃油效率。

2.热塑性聚酰胺/玻璃纤维布层板热塑性聚酰胺/玻璃纤维布层板是一种具有优异耐久性和抗冲击性能的材料，其在航空航天领域得到了广泛应用。

这种复合材料可以用于制造飞机内部结构件，如座椅、壁板等。

与传统的塑料结构相比，这种复合材料可以提高飞机内部的美观性和舒适性，并提高其耐用性和抗冲击性能。

四、建筑领域1.玻璃纤维增强聚酯树脂复合材料玻璃纤维增强聚酯树脂复合材料是一种具有优异耐久性和抗紫外线性能的材料，其在建筑领域得到了广泛应用。

这种复合材料可以用于制造建筑外墙板、屋顶板等。

与传统的混凝土、砖墙相比，这种复合材料可以降低建筑物的重量，并提高其耐久性和抗紫外线能力。

2.聚氨酯/玻璃纤维布层板聚氨酯/玻璃纤维布层板是一种具有优异隔音性和保温性能的材料，其在建筑领域得到了广泛应用。

聚合物基复合材料聚合物基复合材料是一种由聚合物基体和强化材料组成的复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。

聚合物基复合材料的研究和应用已经成为材料科学领域的热点之一。

首先，聚合物基复合材料的基本组成是聚合物基体和强化材料。

聚合物基体通常采用树脂类材料，如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等，而强化材料则可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。

这些强化材料可以有效地提高复合材料的强度和刚度，使其具有优异的力学性能。

其次，聚合物基复合材料具有许多优越的性能。

首先是轻质性能，由于聚合物基体的密度较低，加上强化材料的高强度，使得复合材料具有很高的比强度和比刚度。

其次是耐腐蚀性能，聚合物基复合材料在恶劣环境下具有良好的耐腐蚀性能，可以替代传统的金属材料。

此外，聚合物基复合材料还具有良好的设计自由度，可以根据实际需求进行定制加工，满足不同领域的应用需求。

再次，聚合物基复合材料的制备工艺多样。

常见的制备工艺包括手工层叠、注塑成型、压缩成型等，其中注塑成型是目前应用最广泛的工艺之一。

通过不同的制备工艺，可以得到不同性能的聚合物基复合材料，满足不同领域的需求。

最后，聚合物基复合材料的应用领域非常广泛。

在航空航天领域，聚合物基复合材料被广泛应用于飞机机身、发动机零部件等；在汽车制造领域，聚合物基复合材料被应用于车身结构、内饰件等；在建筑材料领域，聚合物基复合材料被应用于地板、墙板、梁柱等。

可以说，聚合物基复合材料已经成为现代工程领域不可或缺的材料之一。

综上所述，聚合物基复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，具有广阔的应用前景。

随着材料科学的不断发展，相信聚合物基复合材料将会在更多领域展现其无穷魅力。

先进聚合物基复合材料1、连续玄武岩纤维：与CF、PPTA、超高分子量PE纤维，中国重点发展的四大高新技术纤维。

连续玄武岩的主要特点：a)、优异的力学性能，使用温度（-269~700o C）拉伸强度4840MPa；b)、稳定的化学性能（尤其抗碱）；c)、突出的耐高温性能d)、良好的介电性能e)、其它性能：与树脂复合增强、过滤净化连续玄武岩纤维的应用领域：建筑、消防及环境保护、石油工业、航空及汽车制造（车身、抗腐蚀部件、绝热、隔声、及车箱内饰、摩擦材料）、能源动力，电子工业、造船工业、交通运输2、低压片状模塑料（SMC）研究意义：在低压下成型降低模具与设备投资、生产大件不用安装大吨位的压力机、一个压力机多人模具、工作环境好、劳动强度低、溢料少。

SMC原材料：树脂糊（基体材料）和玻璃纤维（增强材料）a)、不饱合聚脂树脂b)、填料：细度、油吸附量、触变性c）、GF：水分及浸润济含量、切割性与分散性、浸渍性、短切纤维长度与含量d)、其它组分与填加剂：交联剂、引发剂、阻聚剂、增粥剂、低收缩添加剂低压SMC生产与成型工艺a)、树脂糊的制备和上糊操作b)、粗纱的切割和沉降c）、粗纱的浸渍和SMC收卷d）、熟化及存放低压SMC的应用与发展前影a)、汽车工业中的应用b)、在铁路车辆中的应用c)、在建筑住宅方面的应用d）、在电气领域中的应用3、复合材料自动铺丝技术南京航空航天大学肖军4、有机硅改性双酚F环氧树脂研究a)、提高绝缘性b)、提高耐温热性c)、提高阻燃性能d）、增韧增强5、聚合物复合材料列车构件a)、优异的使用性能b）、性能可设计性c)、材料与构件或器件的一致性国外列车大型复合材料构件车体、转向架构件、制动材料6、天然纤维复合材料的应用汽车用材：车门内装饰、司机用杂物箱、货车车箱低板、座位靠背、还可以用于仪表板、座椅扶手、杂件箱、后搁物架、车顶内衬、遮阳板、座椅架、行李仓装饰板、NVH指标降噪、减震、提高乘坐舒适度。

聚合物基复合材料在航空器构件中的应用随着航空工业的不断发展，复合材料在航空制造业中的应用越来越广泛。

聚合物基复合材料是一种常见的材料，具有轻质、高强、高刚性、抗腐蚀、耐热、绝缘等优点，因此被广泛应用于航空器构件中。

一、聚合物基复合材料的分类聚合物基复合材料可以分为无机基、有机基和金属基三类，其中有机基是应用最广泛的一种。

有机基聚合物材料又可以分为环氧树脂基、聚酰亚胺树脂基、聚醚酮树脂基、聚酰胺树脂基等。

二、1. 民用航空器中的应用民用航空器中，聚合物基复合材料主要应用于机身、机翼、尾翼、操纵面等重要部件，如空客A350、波音787等。

以空客A350为例，该机身采用了53%的复合材料，其中有大量的环氧树脂基复合材料。

这些材料不仅可以减轻飞机重量，提高燃油效率，还能够提高机身的强度、刚度和耐腐蚀性能。

2. 军用航空器中的应用军用航空器中，聚合物基复合材料主要用于机身、机翼、尾翼、结构支撑等部件的制造。

这些部件需要具备较高的强度、刚度和抗冲击性，因此需要使用复合材料来满足要求。

以中国的歼-20隐身战斗机为例，该飞机采用了大量的复合材料，其中机身和机翼主要采用了碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料。

这些材料具有轻质、高强、高刚性等优点，能够提高飞机的性能和机动性。

三、聚合物基复合材料的优点1. 轻质聚合物基复合材料的密度通常较低，可以减轻航空器自重，提高燃油效率。

2. 高强度、高刚性聚合物基复合材料的强度和刚性比传统材料高，可以更好地满足航空器对强度、刚性和耐冲击性的要求。

3. 耐腐蚀、抗氧化、耐热聚合物基复合材料可在恶劣环境下使用，具有较好的耐腐蚀、抗氧化、耐热等性能，能够提高航空器的使用寿命。

四、聚合物基复合材料的挑战1. 制造难度大聚合物基复合材料的制造过程较为复杂，需要经过多道工艺，包括树脂、纤维预浸、成型、固化等环节，需要大量的经验和技术支持。

2. 成本较高聚合物基复合材料的制造成本较高，需要先进的材料和工艺技术支持，因此目前在民航领域中的应用还存在一定的局限性。