淺析材料工程技術(shù)的進(jìn)展

【摘要】：隨著科技的不斷發(fā)展，材料工程技術(shù)取得較大進(jìn)步，各種新材料以及材料技術(shù)在各行各業(yè)的作用更加突出，尤其是在鐵路工程方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)性的改進(jìn)與提高，為整個(gè)社會(huì)生活帶來(lái)巨大便利，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。在鐵路領(lǐng)域，高速鐵路建設(shè)更加趨于智能化的特征，在新的材料技術(shù)的推動(dòng)下，整個(gè)鐵路工程的安全性和穩(wěn)定性得以增強(qiáng)。本文立足材料工程技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)，結(jié)合高速鐵路建設(shè)中材料技術(shù)的發(fā)展情況，探討了其對(duì)高速鐵路建設(shè)產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。

【關(guān)鍵詞】：材料工程技術(shù)；進(jìn)展；鐵路工程

前言：

在整個(gè)社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)程中，高速鐵路是時(shí)代的象征，代表了科學(xué)發(fā)展水平的提升，尤其是鐵路工程建設(shè)中新材料技術(shù)的應(yīng)用，為整個(gè)鐵路事業(yè)的繁榮發(fā)展奠定基礎(chǔ)。當(dāng)前，高速鐵路的修建在整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中彰顯重要性，借助高新材料工程技術(shù)，加快高鐵建設(shè)速度，發(fā)揮先進(jìn)材料及工程技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有效緩解運(yùn)輸緊張的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，鐵道材料工程技術(shù)的發(fā)展與研究極具社會(huì)意義。

1、全面分析材料工程技術(shù)發(fā)展對(duì)高速鐵路建設(shè)產(chǎn)生的影響

1.1輕量化材料應(yīng)用在高速列車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中

對(duì)于高鐵列車(chē)結(jié)構(gòu)的輕量化，在根本上有利于能源的有效節(jié)約，有效降低對(duì)線(xiàn)路的損耗。與此同時(shí)，在輕量化結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，其主要方式是借助軸重和簧下重量來(lái)實(shí)現(xiàn)，涉及到列車(chē)整體，有效降低車(chē)體自身以及相關(guān)設(shè)備的重量。另外，簧下重量主要涉及轉(zhuǎn)向架材料以及相關(guān)的工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在高速列車(chē)發(fā)展中，立足軸重因素的限制，必須借助工程技術(shù)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)輕量化的實(shí)現(xiàn)。

1.1.1輕量化材料以及相關(guān)技術(shù)在車(chē)體中應(yīng)用介紹。高速列車(chē)的車(chē)體材料主要是輕質(zhì)鋁合金，為了保證全焊接、大型鋁合金整體機(jī)構(gòu)的車(chē)體，對(duì)鋁合金材料發(fā)展提出更高要求，需要保證與車(chē)體的長(zhǎng)度相同，同時(shí)是中空的，壁厚數(shù)值較低。在這種需求下，加鋰的鋁合金材料出現(xiàn)，其密度較小，彈性較強(qiáng)，具有突出的可塑性，極具發(fā)展?jié)摿ΑＴ谲?chē)體構(gòu)造中，可以應(yīng)用鎳鉻奧氏不銹鋼，其抗擊能力突出，耐熱性較強(qiáng)，自身重量較輕，保證較長(zhǎng)的使用時(shí)間，有利于成本的降低，因此，這種材質(zhì)十分適合車(chē)體建造。

1.1.2輕量化材料和技術(shù)在轉(zhuǎn)向架中的應(yīng)用。對(duì)于高速列車(chē)而言，其可以將驅(qū)動(dòng)制動(dòng)相結(jié)合的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)簧下重量的有效降低，但是，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用的前提是具有先進(jìn)的材料及相關(guān)工程技術(shù)。立足驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元的雙空心軸驅(qū)動(dòng)裝置材料和工藝，需三個(gè)方面的支持。首先，針對(duì)六連桿橡膠關(guān)節(jié)問(wèn)題，要注重開(kāi)發(fā)能夠耐高溫、耐老化的橡膠關(guān)鍵元件。其次，針對(duì)鋁合金鑄造的齒輪箱，需要鋁合金材質(zhì)達(dá)到較高的強(qiáng)度指標(biāo)，同時(shí)，關(guān)注壁薄問(wèn)題，滿(mǎn)足輕量化的標(biāo)準(zhǔn)。再次，對(duì)于空心軸與轉(zhuǎn)向盤(pán)的焊接，需要較高的材料焊接技術(shù)。在焊接操作中，要發(fā)揮機(jī)器人技術(shù)，保證焊縫處具有較高的抗疲勞強(qiáng)度，重視對(duì)焊縫進(jìn)行全面檢驗(yàn)。對(duì)于高速列車(chē)的車(chē)輛機(jī)構(gòu)，通常使用復(fù)合材料，目的是有效降低重量。軸箱采用的是優(yōu)質(zhì)鋁合金，使用空心軸，同時(shí)，要對(duì)軸座進(jìn)行處理，以有效降低磨損。

1.1.3復(fù)合材料的應(yīng)用。對(duì)于高速列車(chē)而言，防火功能十分重要，主要應(yīng)用了玻璃纖維增強(qiáng)的酚醛脂基復(fù)合材料，即便遇到火焰，也不會(huì)燃燒，同時(shí)，鹽霧量較少，對(duì)降低有毒煙霧的濃度具有突出作用。這種材料可以被應(yīng)用在車(chē)內(nèi)裝飾中，即便高溫條件，也可實(shí)現(xiàn)連續(xù)使用的目的。對(duì)于高速列車(chē)的天花板和底板等位置，通常采用夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，甚至可以應(yīng)用在車(chē)頭材料中。

1.2對(duì)功能性材料在高速列車(chē)中應(yīng)用的介紹

1.2.1橡膠材料應(yīng)用分析。將橡膠原料應(yīng)用在高速列車(chē)中，有效發(fā)揮緩沖、隔音等作用，但是，比較容易出現(xiàn)老化的問(wèn)題，因此，要重視橡膠材料選擇的科學(xué)性與合理性，以更好地滿(mǎn)足使用標(biāo)準(zhǔn)和要求。

1.2.2制動(dòng)材料的應(yīng)用。在高速列車(chē)制動(dòng)中，主要形式為摩擦制動(dòng)的盤(pán)形制動(dòng)。制動(dòng)盤(pán)的材料為合金鍛鋼，保證具有較高的抗熱性，鑒于此，要重視研發(fā)抗高溫、防熱裂的復(fù)合金屬材料。針對(duì)閘片，材料需要具備較高的耐熱耐磨性，

1.2.3對(duì)受流材料的介紹。隨著高速列車(chē)速度的不斷提升，需要避免高速誘發(fā)離線(xiàn)不受電的現(xiàn)象，要提升導(dǎo)線(xiàn)的張力和波動(dòng)傳播速度，需要研發(fā)具備這一功能的復(fù)合型導(dǎo)線(xiàn)。同時(shí)，與導(dǎo)線(xiàn)相連的滑板質(zhì)量要高，需要保證具有較好的帶電摩擦特性，韌性要高。

1.3對(duì)高速鐵路鋼軌材料的介紹

對(duì)于高速鐵路而言，鋼軌的十分關(guān)鍵，表面損失會(huì)影響列車(chē)的正常行駛。鑒于其行駛速度較快，因此，立足高速環(huán)境，使得列車(chē)與軌道之間的粘著力回暖出現(xiàn)下降，為此，要重視提升鋼軌表面的粘著力，研發(fā)具有高摩系數(shù)的固體潤(rùn)滑幫，同時(shí)，將具有高摩系數(shù)的罐體潤(rùn)滑棒應(yīng)用在車(chē)輪踏面，實(shí)現(xiàn)粘著性的增強(qiáng)。借助噴油器的使用，滿(mǎn)足向鋼軌噴油的需要，有效緩解摩擦現(xiàn)象。

2、對(duì)新材料工程技術(shù)和工藝應(yīng)用的分析

2.1對(duì)高速智能材料的介紹

當(dāng)前，高速智能列車(chē)備受關(guān)注，需要借助先進(jìn)的材料和技術(shù)作為支持。例如，為了有效提升高速列車(chē)的曲線(xiàn)通過(guò)能力，可以采取可傾式車(chē)體模式，發(fā)揮電子輪可控轉(zhuǎn)向架技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)曲線(xiàn)輪軌磨損現(xiàn)象的解決，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)關(guān)系密切，借助大功率元器件，與先進(jìn)的控制技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，研發(fā)傳感器材料，構(gòu)建信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。高智能列車(chē)需要高智能的材料作為技術(shù)支持。高智能材料能夠根據(jù)環(huán)境條件的變化而進(jìn)行調(diào)整，有效發(fā)揮作用，因此，需要在智能材料中融入軟件系統(tǒng)，有效發(fā)揮科技與材料的優(yōu)勢(shì)，形成智能化材料。一旦電子材料中的通訊等系統(tǒng)發(fā)生故障，后果十分分嚴(yán)重，但是，在智能材料的應(yīng)用下，這一問(wèn)題將被有效避免。智能材料能夠在故障發(fā)生之前進(jìn)行有效的察覺(jué)，實(shí)現(xiàn)故障的自我修復(fù)，避免事故的發(fā)生。

2.2超導(dǎo)材料在超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)中的應(yīng)用

在超導(dǎo)懸浮列車(chē)中，主要應(yīng)用了超導(dǎo)磁體，立足磁力排斥的原則，磁懸浮之間的間隙較大。應(yīng)用電磁體的超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)，主要發(fā)揮磁性吸引力的作用，便于應(yīng)用，擴(kuò)大了零件之間的制造公差。超導(dǎo)磁體的應(yīng)用使得磁場(chǎng)強(qiáng)度被增大，列車(chē)重量被減輕。高溫超導(dǎo)材料的應(yīng)用對(duì)于超導(dǎo)細(xì)懸浮列車(chē)的發(fā)展意義重大，因此，要立足兩個(gè)方面進(jìn)行努力。首先，對(duì)于高溫超導(dǎo)物質(zhì)而言，其主要是由氧化物組成的脆性材料，因此，給柔性線(xiàn)材的制作造成困難，因此，在制作工藝中，要采取混合技術(shù)，利用機(jī)械合金化方法進(jìn)行金屬芯線(xiàn)的研制，同時(shí)，將成膜技術(shù)應(yīng)用在超導(dǎo)薄膜的制造中，形成軟弱的超導(dǎo)線(xiàn)材。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上，隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，新材料、新技術(shù)發(fā)展迅速，其在鐵路行業(yè)中的應(yīng)用得到拓展，對(duì)鐵路建設(shè)影響巨大。因此，立足材料工程發(fā)展實(shí)際，對(duì)其在鐵路行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行全面探討，了解其進(jìn)展情況，與此同時(shí)，結(jié)合新時(shí)期鐵路科技新材料的應(yīng)用前景，推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)更好、更快的發(fā)展，以更好地服務(wù)于社會(huì)。

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作者簡(jiǎn)介：郭展郡（1994.10—），天津武清人，單位：中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院。