碳纤维复合材料在轨道交通车辆上的应用

唐 波

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111）

随着轨道交通车辆装备技术突飞猛进的发展，轻量化、节能环保已成为轨道交通车辆发展的趋势。这对车辆车体、转向架、内装等提出更高的要求和目标。一般减重设计可通过三个维度实现：结构优化设计、采用先进制造工艺和新型轻量化材料[5]。因此，开发一种满足轻量化需求、机械性能优越、适合批量化生产的材料尤为重要。

1.碳纤维复合材料在轨道交通车辆的应用优势

碳纤维复合材料在众多轻量化材料中具有较高的比强度、比刚性，轻量化效果明显，在航空航天、军工产品中应用广泛。比不锈钢轻50%，比铝合金轻30%。

表1 纤维复合材料与其他材料的性能对比

碳纤维复合材料由纤维和树脂共同决定，两者相互配合、取长补短、发挥各自优势。增强材料的力学性能（承担70-90%载荷），材料的硬度、热稳定性、强度等性能由碳纤维来分担。复合材料其他性能，如电学性能由碳纤维来承担；树脂是粘结纤维的作用，树脂熔融之后把纤维粘合在一起，并将载荷传给纤维，提供一定的刚性。提高材料冲击强度，增强复合材料韧性。保护纤维不受化学侵蚀、机械破坏，影响材料破坏模式。与其他材料相比，碳纤维具有如下特性[1]：比强度、比模量高；密度小，强度高；抗疲劳特性好；抗震性能好；可设计性强；高温性能好；成型性好。碳纤维复合材料的特性说明了它在轨道车辆中具有重要的应用优势。

2.碳纤维复合材料在轨道交通车辆上的应用情况

目前碳纤维复合材料已经在轨道车辆中取得一些应用成就。……