我國自主研制的鋁基復(fù)合材料雙層動車組出口歐洲
近日,我國首列出口歐洲的鋁基復(fù)合材料雙層動車組在中車株機(jī)公司下線,該列車組由中國自主研制,是可完全滿足歐盟鐵路系統(tǒng)互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范的雙層動車組,最大運營速度200km/h,具有載客量大、編組靈活、安全可靠、智能調(diào)控、乘坐舒適、噪聲低小等特點,將在奧地利、德國、匈牙利、瑞士和捷克等國的鐵路上運行。
據(jù)了解,2019年12月,中車株機(jī)公司與奧地利一家公司簽訂供應(yīng)鐵路雙層客運動車組合同,隨后,中車株機(jī)公司立即組織人員開展設(shè)計研發(fā)、制造、調(diào)試工作,僅用時18個月,首列鋁基復(fù)合材料雙層動車組就成功下線,項目周期比國際同類型產(chǎn)品縮短了一半以上,彰顯了中國人的創(chuàng)造能力。
這次下線列車的基本編組形式為2動4拖6節(jié),坐席載客571人,最多載客1280人,比單層車的運量提高30%~35%,對緩解歐洲線路運力的緊張局面有較大作用。同時,該車組大量采用了鋁基復(fù)合材料,使其雙層整車質(zhì)量比單層整車質(zhì)量僅增加了約10%,電耗僅提高了約12%,溫室氣體排放也僅上升了約12%。
制造雙層動車組車體用的鋁基復(fù)合材料分別由占75%的6XXX系鋁合金為基體,以及碳纖維、玻碳纖維為增強(qiáng)體而組成。由于碳纖維的加入,使該材料具有了許多優(yōu)秀性能,例如,碳纖維的密度只有1.85g/cm3,可使鋁基復(fù)合材料的密度大幅下降;同時碳纖維有高達(dá)7000MPa的抗拉強(qiáng)度,使鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度大幅提升。因此,質(zhì)量輕、剛性好、強(qiáng)度高的鋁基復(fù)合材料是當(dāng)下制造高鐵車輛車體和雙層動車車體最理想的材料之一。
此外,碳纖維和玻碳纖維增強(qiáng)的鋁合金基復(fù)合材料還有如下優(yōu)點:熱脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好。加入相當(dāng)量的增強(qiáng)纖維不僅大幅度提高材料的強(qiáng)度和模量,也使復(fù)合材料的熱脹系數(shù)明顯下降。良好的高溫性能。復(fù)合材料在500℃仍具有600MPa的高溫強(qiáng)度,而6063合金在300℃強(qiáng)度已降到100MPa以下。良好的疲勞性能和斷裂韌性。纖維與鋁合金基體有很好的界面結(jié)合狀態(tài),既可以有效地傳遞載荷,又能阻止裂紋擴(kuò)展,提高材料的斷裂韌性,碳纖維/鋁合金復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度比可達(dá)約0.7。