序言

6月26日11时05分，两列“复兴号”高速列车分别在京沪高铁两端的北京南站和上海虹桥站双向首发。经过2个多月的实速检验，今天京沪高铁的7对“复兴号”高铁率先实现350公里时速运营，这意味着时隔六年，中国高铁迎来了350公里时代的回归，同时也意味着，我国成为世界上高铁商业运营速度最快的国家。

复兴号动车组

图片源自公开网络

高铁发展史

从中国第一条高铁京津城际，到中国高铁技术集大成的武广线，再到标志中国高铁技术完全成熟的京沪线，再到如今肩负使命的“复兴号”。中国高铁发展的速度令人惊叹，通常我们把高铁划分为石器时代、青铜时代、黄金时代、英雄时代、白银时代，以下是高铁五个时代的发展史：

回顾中国高铁发展的这个漫长里程，中国高铁发展之路，也不是一帆风顺，从引进吸收到自主创新，再到具有完全自主知识产权“复兴号”上线运行，经历了一个跨越式发展过程，凝聚了铁路及各类相关科研人员心血和汗水，是集体智慧结晶。

高铁用材料

高铁的发展同样也是一部材料发展史，在满足各项性能的同时，在追求更好的性能。对未来材料的要求不仅是要满足强度、疲劳性能、工艺性能的要求，更要满足轻量化、环保的要求，下面小编就带大家一起看看高铁上都用了哪些新材料吧。

高铁车身

主要材料;

• 不锈钢

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不锈钢主要用镍铬奥氏体不锈钢，由于其高耐蚀性和美观的特点，在日本、美国、前苏联应用较多，在保证强度和刚度前提下，如梁、柱等骨架的板厚由普通钢的3.2～6.0 mm减至1.0～1.5 mm，可减重40%左右。

20世纪60年代初，日本率先研制出不锈钢车辆，其轻量、节能、不需涂装，产生了显著的经济效益，目前不锈钢车辆超过5000辆，占全部客车10%以上。

主要应用：

1、 200 km/h速度级的车体（由于不易解决车体气密性问题）

2、 车内承载

3、 装饰件

▲材料供应商：

武钢股份、攀钢钢钒、杭钢、包钢股份、鞍钢股份、大冶特钢、马钢股份、武钢股份、太钢、西林、庞巴迪、西宁特钢等（排名不分先后）。

• 铝合金

高铁用铝合金框架

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交通工具的重量每减少10%，燃料可节约8%。在报废回收时，铝型材产品可以实现100%回收，回收铝型材循环再用可以减少95%的能源消耗。业内专家指出，时速300公里以上的高速列车车体必须采用轻量化的铝合金材料，350公里以上的列车车厢除底盘外全部使用铝型材。目前中国铁路客运专线动车组采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四种类型中，除CRHI型车体采用的是不锈钢材外，其余3种动车组车体均为铝合金材质。

主要应用：

1、 是作为受力构件；

2、 门、窗、管、盖、壳等材料；

3、 装饰和绝热材料。

4、 引擎部分

▲材料供应商：

麦达斯铝业、辽宁忠旺、爱励铝业、丛林铝业、利源铝业、德国西门子、法国阿尔斯通、川崎重工等（排名不分先后）。

• 复合材料

复合材料

图片来源于公开网络

复合材料己开始应用于车辆，且用量不断增加，代表了未来发展趋势。目前在西欧，制造铁道车辆用的复合材料中，按纤维种类分，玻璃纤维占58%。芳族聚酸胺纤维占20%，碳纤维占20%，其他占2%；按树脂的种类分，聚酯占35%，乙烯酸酯占22%，环氧树脂占21%，酚醛树脂占15%，改性的丙烯酸树脂占4%，其他占3%。

主要应用：

1、 非结构件

2、 车体和车头前端部

3、 各种结构件

▲材料供应商：

江苏恒神、中材科技、九鼎新材、瑞士Schindler、德国Talbot、德国Adtranz等（排名不分先后）。

• 钛合金和镁合金

近年来国外有用镁合金、钛合金等航空材料制造车体骨架的尝试，其重量只有铝合金的66%，减重效果明显。但还在考察试验中。

高铁转向架

主要材料：

转向架的构架是特别重要的高强度部件，关系到整个车辆安全性。转架必须满足安全、运行舒适度以及耐磨损、易检修等要求。多采用优质碳素钢、低合金低碳高强度钢、耐候钢制造的构架。近来研究热点为高分子复合材料和铝合金制造的构架。

高铁转向架图片

来源于网络公开资料

▲材料供应商：

庞巴迪、川崎重工、青岛四方、长春轨道客车、SGP、晋西车轴、今创集团、长春轨道客车、法国阿尔斯通等（排名不分先后）。

高铁内装及设备

主要材料：

车辆内装及设备主要有装饰板、厕所、盟洗室、座椅及水箱等，以铝合金和高分子材料为主，如装饰板采用铝合金上叠合一层不燃性的纤维增强塑料，厕所、盟洗室、座椅及水箱还要考虑到卫生和耐腐蚀性，也以不燃性的为佳。

• 高分子材料

主要应用：

1、 装饰板

2、 厕所

3、 盥洗室

4、 餐桌、扶手

▲材料供应商：

江苏恒神、中材科技、九鼎新材、德国Talbot、瑞士Schindler、上海法维莱、江苏纳博特斯克今创、北京博得等（排名不分先后）。

• 铝合金

主要应用：

1、 水箱

2、 座椅

3、 厕所

4、 盥洗室

高铁内部装饰图片

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▲材料供应商：

丛林铝业、麦达斯铝业、利源铝业、德国西门子、法国阿尔斯通等（排名不分先后）。

高铁轮—轨系统

主要材料：

车轮与钢轨材料除了要有足够的强度、韧性、耐磨性外，还必须具有耐擦伤、抗剥离的性能。就线路而言，高速铁路区别于一般铁路最主要的特点是曲率半径大、应变速率高、轴重轻和牵引力大，钢轨的磨耗较小，疲劳损伤相对突出，因此对钢轨材料的选择要求较高。

• 合金钢

对于钢轨材料而言，欧洲铁路一直在合金钢轨上进行研究，如非热处理的Cr-Mo，合金钢轨除了有较高的循环软化抗力外，也有较好的抵杭短波磨损的能力，是今后钢轨材料的重点选择对象之一。

主要应用：

轨道

▲材料供应商：

高铁国际贸易、苏州嘉特亿金属、沧州市中润钢管、宝成重工、武汉武螺金属制品、鑫鼎机械制造、武钢、宝钢、庞巴迪等（排名不分先后）。

• 热处理钢轨、稀土钢轨

应从钢轨钢的强韧化和纯净化方面进行努力，大力发展全长热处理钢轨、稀土钢轨和降噪降振新钢轨。稀土钢轨，由于稀土元素的加入使得比普通钢轨在强度、硬度、耐磨性、防腐蚀性等方面有明显提高，可以适应更加严苛的服役条件。

主要应用：

1、 钢轨

2、 枕轨

▲材料供应商：

包钢、武钢、鞍钢、邯钢、彭州金坤物资、国风塑业（排名不分先后）等。

无砟轨道

主要材料：

• 混凝土

无砟轨道图片

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无砟轨道是当前和今后世界铁路建设发展的趋势和方向。无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，可减少维护、降低粉尘、美化环境。

铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上，水泥枕与铁轨间采取了许多连接稳固的措施。列车时速可达200 km以上。

主要应用：

枕轨

▲材料供应商：

上海福工、山东建设机械、上海道亮机械、福建联丰机械、恒拓达、泉州市三隆重工、青岛高铁桥梁配件、淄博项亿机械等（排名不分先后）。

聚氨酯

为适应高速列车的提速要求，开发聚氨酯枕木以取代或部分取代混凝土枕木必将是未来的发展趋势。

在西欧，该技术已有较成熟的研制和应用经验；在日本，聚氨酯枕木已在高速列车新干线轨道上得到应用。

与其他材料相比，聚氨酯枕木具有卓越的耐久性并可降低周期成本。

主要应用：

枕木

▲材料供应商：

南京聚隆科学技术、华东理工大学华昌聚合物、广州秀珀化工、株洲时代新材料、烟台万华聚氨酯、德国巴斯夫等（排名不分先后）。

聚氨酯胶黏剂

高速列车的生产对聚氨酯胶黏剂的使用需求也大幅增加，聚氨酯在车辆上承担着玻璃粘接、地板粘接、嵌缝填充、密封防水等各种必不可少的作用。

按照动车组CRH3为基础，单节车厢用聚氨酯胶约84.07L折算约为109.3 kg。

主要应用：

1、 玻璃粘接

2、 地板粘接

3、 嵌缝填充

4、 密封防水等

▲材料供应商：

高盟新材、广东国望、中山康和、上海烈银、哈斯公司、美国富乐、美国3M、德国汉高、德国巴斯夫等（排名不分先后）。

聚脲弹性体涂层

由于高铁采用无砟轨道，要求防护层不仅具有防水、防渗和抗裂等基本性能，还要能经受火车高速行驶带来的高速、重载、交变冲击等作用。

聚脲涂层无接缝，粘结力强，真正做到了整体防水，同时还具有优异的耐磨性、抗冲击、抗开裂、耐紫外光和耐高低温性能，可满足高铁的特殊要求。

主要应用：

1、 无砟轨道涂层

2、 粘接

▲材料供应商：

广东秀珀化工、烟台万华聚氨酯、首都东方雨虹、株洲时代新材料、德国巴斯夫、美国罗门、亨斯迈等（排名不分先后）。

高铁制动摩擦系统

主要材料：

制动摩擦系统要求摩阻材料有高而稳定的摩擦系数，更好的散热性和耐磨性，足够高的冲击强度和剪切强度，对磨偶件不产生异常磨损和其他形式的损伤，制动火花少，价格便宜，而且轻量化。

• 合金铸铁

制动盘过去长期使用合金铸铁，但高速列车要求选用高强度抗热裂的合金锻钢，如Ni-Cr-Mo或Cr-Mo-V合金钢，也有研制金属基复合材料和C-C复合材料制动盘。

主要应用：

制动盘

▲材料供应商：

北京北摩高科、霍尼韦尔、双冶铸造、润达机械、宝钢、大冶特钢、Goodrich、Parker-Hannifin等（排名不分先后）。

• 高强度抗热裂的合金锻钢

日本1997年开发的耐热裂制动盘。可以有20年以上的寿命；目前常用的摩阻材料可分为含磷铸铁、粉末冶金材料和合成材料。法国TGV-A、日本新干线等高速列车都采用了粉末冶金闸片，而且普遍是铜基材料。

主要应用：

1、 制动盘

2、 刹车片

3、 闸片

▲材料供应商：

武钢股份、马钢股份、杭钢、西宁特钢、庞巴迪、攀钢股份、西林等（排名不分先后）。

复合材料

碳碳复合材料刹车片

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针对铁基、铝基材料，日本、欧美等近来在开发新材料时加人品须、陶瓷颗粒或短纤维等制成复合材料。在合成摩阻材料方面，德国ICE列车上安装了铝合金盘／合成闸片，获得了较好的效果。

目前纤维增强复合材料在摩阻制动材料方面的成功开发和运用备受瞩目，成为研究热点，例如1997年口本开发的闸片是以酚醛树脂、石墨、合成橡胶与碳纤维复合。

主要应用：

1、 制动盘

2、 闸片

▲材料供应商：

博云新材、四川新万兴、九鼎新材、中材科技、陕西海特克、瑞士Schindler、法国Messier、德国Talbot等（排名不分先后）。

高铁受电弓滑板

主要材料：

目前高速铁路使用的导线主要有铜银(0.15％～0.18% Ag)，铜镉(0. 7%～1.3%Cd)或铜锡合金（0. 3%Sn)等。随列车的高速化．研制高线张力和重量轻的新型复合导线（即外表为铜，芯部为钢）是发展趋势。

受电弓滑板是机车供电系统重要集电元件，通常有碳滑板、金属滑板、浸金属碳滑板和粉末冶金滑板，各国多采用碳滑板。

• 浸金属碳材料

如德国ICE和法国TGV。浸金属碳滑板既有碳材料的自润滑性，又具备了金属材料集电、强度和抗冲击力高的特点，成为最理想的滑板材料，近年来已步人产业化阶段。

目前，国内外研究的浸金属碳滑板已步入了实用化的阶段，它主要是利用了碳滑板材料的多孔性质，将熔融的铜或铜合金等高导电性金属，在高温高压下浸入到碳滑板基体中去；使它既有碳材料的自润滑和抗电弧性能，又具备金属材料的集电、强度高、抗弹撞击力强的特点，成为最理想的滑板材料。

主要应用：

受电弓滑板

▲材料供应商：

天津百强特碳石墨、河北大城华英高性能材料、鸿达浸锑石墨制品等（排名不分先后）。

高铁受电弓图片来

源于网络公开资料

• 碳纤维金属基复合材料

国外目前正在加强碳纤维金属基复合材料滑板的研究，该材料在集电、自润滑、抗撞击性能方而都会超过现有的滑板，其应用前景十分广阔。

主要应用：

受电弓滑板

▲材料供应商：

兴瑞复合材料、威盛新材、海源机械等（排名不分先后）。

减振、降噪材料

主要材料：

高速带来的冲击、振动和噪声的加剧，采用减振降噪元件，例如勃弹性能、耐疲劳、耐老化性能更优的橡胶元件，以保证乘坐的安全舒适。

• 橡胶元件

橡胶元件已在高速列车上广泛应用，尤其是减振降噪作用特别显著，对高速列车的舒适平稳具有无可取代的作用。

橡胶元件最引人瞩目的应用是转向架上的六连杆橡胶关节。

20世纪50年代初，国外就开始采用橡胶材料作为钢轨垫件；

70 年代随列车速度的提高，在轨道结构中采用了天然橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯橡胶等弹性体作为钢轨夹垫、撑垫和轨枕的垫件。

主要应用：

1、 钢轨垫件

2、 隔音、防噪

3、 密封

4、 绝缘

5、 弹性偶合件

6、 空气橡胶簧

▲材料供应商：

天台飞云橡胶制品、东谢橡胶一厂、彼德密封、林海橡塑制品厂、康正密封、天津鸿昌杭州三达等（排名不分先后）。

• 低发泡聚氨酯弹性材料

日本对百余种弹性材料的筛选认为，用反应注射成形法生产的低发泡聚氨酯材料最适合用作高速轨道材料。

高铁产业代表一个国家高端制造业的水平。中国高铁走出国门，意味着全球市场对于中国制造的肯定。

主要应用：

1、 轨道结构材料

2、 减震

▲材料供应商：

美国杜邦、江苏恒神、陕西海特克、广东国望、美国富乐、美国道康宁、德国汉高等。

结语

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350公里时速的“复兴号”是中国高铁前进的一小步，在未来中国高铁的速度将得到10倍提升。中航科工已经开展了“高速飞行列车”的研究论证，“高速飞行列车”的设计最大运行速度将达到：1000 km/h、2000 km/h和4000 km/h三个等级，实现超声速“近地飞行”。“高速飞行列车”的实现，需要材料人的不断努力，更需要各行各业共同努力以及制造业不断创新。制造强国，实业兴邦，“复兴号”以世界第一的速驰骋于中国大地，中国正在以实力带领我们实现民族复兴梦！

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