浅析城市轨道车辆内装轻量化新材料的应用

李喜成 常龙 陈安江

摘要：本文对我国轨道车辆内装中常用的聚碳酸酯材料、NGC铝合金材料、碳纤维材料、预浸料以及铝塑复合板等轻量化新材料进行了分析和介紹。

关键词：城市轨道车辆;轻量化;新材料

加强对轻量化新材料在城轨车辆内装中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的轻量化新材料应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

1.聚碳酸酯材料

聚碳酸酯材料，也就是人们平时说的PC材料，作为一种人工合成的高分子材料，聚碳酸酯板材与传统的玻璃相比具有以下几个方面的优势：

（1）轻量化。作为一种轻量化材料，聚碳酸酯材料和传统的玻璃材料相比具有明显的轻量化优势，据测算同等厚度和面积的聚碳酸酯材料的重量只有传统玻璃的1/2左右，应用到轨道车辆内装中能够有效的减重。

（2）力学性能。由于聚碳酸酯材料具有有机大分子链结构，其在韧性和强度上远超玻璃，具有很高的拉伸强度和冲击强度，具体到实际的应用中，聚碳酸酯材料不会向玻璃材料一样发生自爆，也不会在受到外力的冲击下出现蹦碎，具有更高的安全性，能够使车辆的安全性得到提升。

（3）隔热性。相较于传统的玻璃，聚碳酸酯材料的的k值低10%左右，因此能够更加有效的起到隔热的作用，在冬天可以有效减少热量损失，而夏天则可以有效的降低热量的传入。

（4）抗划伤方面。通过硬化涂敷之后的聚碳酸酯材料能够达到和玻璃相近的抗划伤效果。

2.NGC型铝合金类型材料的应用

首先，就目前而言，我国的城市轨道车辆的扶手还大多采用重量较大的不锈钢材质的材料。但应用铝合金类型材料作为扶手材料，比应用不锈钢材料的重量减少50%以上，这是由于铝合金类型材料的防腐性能、机械性能和成型焊接性能都远远优于不锈钢，因此，铝合金型材能够很好地代替不锈钢材料，成为城市轨道车辆的扶手基材。相信随着城市轨道交通车辆的不断向前发展创新，性能更好的铝合金型材扶手能够得到更加广泛的推广应用。

其次，为了提高铝合金材料扶手表面的耐磨性和硬度，一般还需要对NGC型铝合金扶手的表面采取硬质阳极氧化处理，形成硬度达到3500MPa以上的硬质氧化膜。要在铝合金扶手表面形成硬质氧化膜需要进行机械抛光、拉泛、除油、清洗、化学抛光、水洗、中和、硬质阳极氧化、水洗、封孔、烘干这11道工序。溶液的浓度、组成、电流密度的温度多方面的条件，也会对铝合金扶手表面的硬质阳极氧化膜的形成有影响。其中，温度是最大的影响要素，如果溶液的温度越低，那么硬质阳极氧化膜的硬度便越高。

3.碳纤维材料的应用

碳纤维材料拥有碳材料的一般特性，还具有纺织纤维材料的特点，具有柔软易加工性能，和其它纤维材料相比，碳纤维材料的杨氏模量是传统纤维两倍，是凯芙拉纤维的2倍。同时，碳纤维材料具有优异的耐腐蚀性能，其在酸、碱和有机溶剂中均不胀不溶。碳纤维材料还具有密度小、强度高的特点，和我国目前轨道交通车辆中使用的玻璃纤维材料相比，其密度更小，而强度高，用其替换玻璃纤维材料，不仅能够提升强度，还能够有效的降低重量，实现车辆轻量化的目标。与玻璃纤维、钢材等材料相比，碳纤维的抗拉强度更高，能够达到玻璃纤维的两倍、钢材料的七倍，而密度仅为玻璃纤维的2/3、钢材料的1/5，因此碳纤维材料的应用还能够提升材料的抗拉伸程度，还能够有效降低车辆重量。碳纤维材料的特性说明了，强度大、质量轻的材料在轨道车辆内装中具有重要的应用，随着科学技术的进一步发展，会有质量更轻、强度更大的材料被应用到轨道车辆内装之中。

4.预浸料的应用

预浸料是树脂基体浸渍纤维或纤维布，制成的具有一定性能的组合物，它的性能好坏直接决定了制成的复合材料的性能好坏，且预浸料某些性质更是会直接带入复合材料中，故而预浸料的性能会对预浸料性能产生较大影响。由于预浸料在制备后到使用往往需要经过一段时间进行运输以及加工，所以其基体树脂在这段时间内可能会发生一些化学反应，这些反应则会严重影响预浸料的使用性能以及复合材料制品的性能。从应用情况来看预浸料及其复合材料具有低毒、低烟、强度大、质轻和阻燃等性能，在交通运输领域应用比较广泛。

由于预浸料具有良好的力学性能、外形尺寸精度高、重量轻等优点，在轻量化需求越来越高的情况下，目前预浸料开始应用于轨道行业内装系统中，比如中顶板、侧顶板、侧墙、门立罩、客室电器柜、车头等各个系统中，相信随着技术的发展，后续将有大量的应用需求。

5.复合铝板的应用

复合铝板也被成为是铝塑复合板，其是通过多层材料复合而成的。其中，上下两层为化学处理过的涂装铝板，而中间层则是无毒低密度聚乙烯芯板，然后通过专用的塑板上生产加工制成。复合铝板具有如下的特性：

（1）剥离强度高。剥离强度是铝塑复合板最为重要的技术指标，通过特殊加工后的铝塑复合板在平整度和耐候性等多方面的性能都得到了提高。

（2）防火性能好。铝塑复合板中的中间层的聚乙烯芯板是很好的阻燃材料，而两边的铝板层也极难燃烧，因此其具有卓越的防火性能。

（3）耐冲击、易保养、材质轻。铝塑复合板耐冲击性强，具有很好的韧性，而且在弯曲时不会损伤面漆。其具有良好的自清洁，只需要用中性清洁剂和清水清洗就可以使其永久如新。每平方米铝塑复合板的质量大约为3.5-5.5kg，具有明显的轻量化优势。目前常用地城市轨道交通内装墙板基材包括复合铝板、铝蜂窝板、玻璃钢等几种，其中，铝塑复合板不仅能够满足结构强度和节能环保等性能，还具有明显的轻量化优势，因此铝塑复合板是一种值得推广的内装材料。

6.结束语

随着我国经济的快速发展，城市规模不断扩大，轨道交通得到了广泛的应用，已经成为了一种重要的交通方式。在城市轨道车辆的内装中使用轻量化材料，能够有效提升车辆在行驶过程中的安全性，并且更加的节能环保，对于人们的出行安全和环境的保护具有重要的意义。

参考文献：

[1]浅析城市轨道车辆内装轻量化新材料的应用[J].包鸣.中国新技术新产品.2019（16）.

[2]浅谈城市轨道车辆内装轻量化新材料的应用研究[J].朱亚军.绿色环保建材.2019（08）.