淺析城市軌道車輛內裝輕量化新材料的應用

宋金偉

摘 要：隨著城市的發展，城市軌道交通已經成為了人們重要的出行方式，這也使得人們對于車輛內裝材料的要求越來越高，車輛內裝材料的選擇變得更加嚴格，在這個過程中輕量化新材料得到了廣泛的應用，本文對我國軌道車輛內裝中常用的聚碳酸酯材料、NGC鋁合金材料、碳纖維材料以及鋁塑復合板等輕量化新材料進行了分析和介紹。

關鍵詞：城市軌道車輛；輕量化；新材料

中圖分類號：U270.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0070-01

隨著我國經濟的快速發展，城市規模不斷擴大，軌道交通得到了廣泛的應用，已經成為了一種重要的交通方式。在城市軌道車輛的內裝中使用輕量化材料，能夠有效提升車輛在行駛過程中的安全性，并且更加的節能環保，對于人們的出行安全和環境的保護具有重要的意義。目前我國城市軌道車輛內裝常用的輕量化材料包括聚碳酸酯材料、NGC鋁合金材料、碳纖維材料以及鋁塑復合板等幾種，本文對這幾種輕量化材料進行了分析和介紹，希望讓城市軌道車輛的設計者、生產者認識到輕量化材料在車輛內裝中的作用，從而更好的保證車輛運行安全。

1 聚碳酸酯材料

聚碳酸酯材料，也就是人們平時說的PC材料，作為一種人工合成的高分子材料，聚碳酸酯板材與傳統的玻璃相比具有以下幾個方面的優勢[1]：

（1）輕量化。作為一種輕量化材料，聚碳酸酯材料和傳統的玻璃材料相比具有明顯的輕量化優勢，據測算同等厚度和面積的聚碳酸酯材料的重量只有傳統玻璃的1/2左右，應用到軌道車輛內裝中能夠有效的減重。（2）力學性能。由于聚碳酸酯材料具有有機大分子鏈結構，其在韌性和強度上遠超玻璃，具有很高的拉伸強度和沖擊強度，具體到實際的應用中，聚碳酸酯材料不會向玻璃材料一樣發生自爆，也不會在受到外力的沖擊下出現蹦碎，具有更高的安全性，能夠使車輛的安全性得到提升。（3）隔熱性。相較于傳統的玻璃，聚碳酸酯材料的的k值低10%左右，因此能夠更加有效的起到隔熱的作用，在冬天可以有效減少熱量損失，而夏天則可以有效的降低熱量的傳入。（4）抗劃傷方面。通過硬化涂敷之后的聚碳酸酯材料能夠達到和玻璃相近的抗劃傷效果。

從以上分析中可以看出，聚碳酸酯材料不僅具有玻璃的特性，在輕量化、力學性能、隔聲性和隔熱性等方面都優于玻璃，因此可以在內裝系統的車床、屏風和行李架等多方面取代目前使用的鋼化玻璃。聚碳酸酯材料客車車窗圖1所示。

2 NGC型鋁合金類型材料

目前我國城市軌道車輛的扶手大部分都是使用不銹鋼的材料制成的，重量較大，應用NGC型鋁合金類材料能夠有效的減少扶手的重量，比不銹鋼材質重量減輕50%。在性能方面，和不銹鋼材料相比，鋁合金材料的防腐性能、機械性能和成型焊接性能都有明顯的優勢，因此其比不銹鋼材料更加適合用于制作城市軌道車輛扶手的基材。隨著城市軌道車輛的不斷發展，具有更加優異性能的鋁合金材料必然會得到廣泛的應用[2]。

由于在耐磨性和硬度方面存在一定的不足，在使用鋁合金材料制作扶手時，需要通過對NGC型鋁合金扶手的表面進行硬質陽極氧化處理，從而使其表面形成硬度達到3500MPa以上的硬質氧化膜。為了使鋁合金表面形成硬質氧化膜，需要采取機械拋光、拉泛、除油、清洗、化學拋光、水洗、中和、硬質陽極氧化、水洗、封孔、烘干等11道工序。在加工過程中，硬質氧化膜的形成會受到溶液的濃度、組成、電流密度的溫度等幾方面因素的影響，其中溫度對硬質氧化膜的形成影響最大，溶液的溫度越低加工形成的硬質氧化膜的硬度就會變得更高。

3 碳纖維材料

碳纖維其實是一種纖維性的碳材料，其具有許多優良的特性。與鋼材料相比，其強度更大、和鋁材相比，其密度更小，同時還具有非常好的耐腐蝕、耐高溫和導電性能，是一種性能十分優異的新型材料。

碳纖維材料擁有碳材料的一般特性，還具有紡織纖維材料的特點，具有柔軟易加工性能，和其它纖維材料相比，碳纖維材料的楊氏模量是傳統纖維兩倍，是凱芙拉纖維的2倍。同時，碳纖維材料具有優異的耐腐蝕性能，其在酸、堿和有機溶劑中均不脹不溶。碳纖維材料還具有密度小、強度高的特點，和我國目前軌道交通車輛中使用的玻璃纖維材料相比，其密度更小，而強度高，用其替換玻璃纖維材料，不僅能夠提升強度，還能夠有效的降低重量，實現車輛輕量化的目標。與玻璃纖維、鋼材等材料相比，碳纖維的抗拉強度更高，能夠達到玻璃纖維的兩倍、鋼材料的七倍，而密度僅為玻璃纖維的2/3、鋼材料的1/5，因此碳纖維材料的應用還能夠提升材料的抗拉伸程度，還能夠有效降低車輛重量。碳纖維材料的特性說明了，強度大、質量輕的材料在軌道車輛內裝中具有重要的應用，隨著科學技術的進一步發展，會有質量更輕、強度更大的材料被應用到軌道車輛內裝之中。

4 復合鋁板

復合鋁板也被成為是鋁塑復合板，其是通過多層材料復合而成的。其中，上下兩層為化學處理過的涂裝鋁板，而中間層則是無毒低密度聚乙烯芯板，然后通過專用的塑板上生產加工制成[3]。復合鋁板具有如下的特性：

（1）剝離強度高。剝離強度是鋁塑復合板最為重要的技術指標，通過特殊加工后的鋁塑復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。鋁塑復合板中的中間層的聚乙烯芯板是很好的阻燃材料，而兩邊的鋁板層也極難燃燒，因此其具有卓越的防火性能。（3）耐沖擊、易保養、材質輕。鋁塑復合板耐沖擊性強，具有很好的韌性，而且在彎曲時不會損傷面漆。其具有良好的自清潔，只需要用中性清潔劑和清水清洗就可以使其永久如新。每平方米鋁塑復合板的質量大約為3.5-5.5kg，具有明顯的輕量化優勢。目前常用地城市軌道交通內裝墻板基材包括復合鋁板、鋁蜂窩板、玻璃鋼等幾種，其中，鋁塑復合板不僅能夠滿足結構強度和節能環保等性能，還具有明顯的輕量化優勢，因此鋁塑復合板是一種值得推廣的內裝材料。復合鋁板圖2所示。

5 結語

隨著科學技術的不斷發展，材料工藝的不斷進步，不斷有新材料涌現出來，還會有很多新的材料應用到城市軌道車輛內裝系統之中，如3D玻璃纖維復合地板、熱塑墻板、麻纖維復合板等等，通過應用新材料，會使城市軌道內裝系統越來越美觀、安全和舒適。

參考文獻

[1]梁乾.淺析新材料在汽車輕量化中的應用[J].現代企業文化，2015，（6）：125-125.

[2]田葆栓.軌道交通車輛輕量化技術的研究與應用項目通過鑒定[J].鐵道車輛，2015，（8）：16.

[3]包鳴.淺析城市軌道車輛內裝輕量化新材料的應用[J].中國新技術新產品，2015，（16）：20-21.