铁路客车用发泡铝

如何减轻铁路客车的自重，从而节省牵引动能，降低列车运营成本，降低车厢噪音，提高乘客舒适度，一直是国内外铁路客车技术发展的重要方向，也是车辆设计的目标。乘用车的轻量化和乘用车厢的噪音控制往往是通过使用新材料来实现的。

与比重为2.7的金属铝相比，通过使用氢化钛作为发泡剂，泡沫铝的 体积可以扩大到原来的13倍，比重可以降低到0.2~0.4，相当于木材的1/3。 除了其超轻特性外，它还具有优异的机械、声学、热等性能。它在建筑、汽车、铁路客车、军工等领域具有广阔的应用前景，特别是在当今世界。

在倡导节能减排的时候，具有更重要的历时意义。

以总厚度为14.5mm（夹层12mm）的发泡铝夹芯板和铝蜂窝夹芯板为例，比较分析了发泡铝和铝蜂窝的性能。

机械性能。一般来说， 发泡铝的 强度约为致密铝的1%，弹性模量约为致密铝的1/ 50~1 / 100。发泡铝的优异机械性能体现在其压缩和疲劳性能上。压缩时，发泡铝在一定的应力水平下显示出宽的应力部分。例如，在

在1000 kg的相同压力载荷下，14.5 mm发泡铝夹芯板和铝蜂窝夹芯板的对比试验结果表明，铝蜂窝的变形约为2.1mm，而发泡铝的变形基本没有变形。

声学性能。 发泡铝 的优异声学性能体现在阻尼、隔音和吸音性能上。发泡铝作为一种宏观材料，由铝金属框架和孔隙（可视为第二相气）组成。内部存在大量的微观和宏观缺陷。孔隙和基质之间形成的大量界面增加了两相之间的间隙

缺陷相互作用，产生极其不均匀的微观结构和应力状态。当外力作用于组织时，会加剧不均匀的应力状态，引起缺陷区域的位错运动和塑性滑移，增加位错密度，并在框架和孔之间产生较大的应变相位差，从而形成两相界面

在 处产生内摩擦，将机械性能转化为热能。发泡铝芯材的隔音性能高于相同厚度的铝蜂窝芯板。与其他隔音材料相比，发泡铝不仅具有宽吸声带，而且具有良好的低频吸声性能。

热性能。发泡铝的熔点与铝的熔点基本相同，但受泡沫表面氧化层的影响，发泡铝的熔点温度高于理论熔点。当氧化层足够厚，温度高于铝的熔点而没有外力时，厚的氧化层可以支撑发泡铝的多孔结构。如果在氧化环境中继续加热，氧化层的厚度将增加，发泡铝将变得更加稳定。发泡

铝材料的孔隙中存在导热系数低的空气介质。发泡铝的导热系数远低于铝金属，约为铝的1/60，并且随着孔隙清除率的增加，导热系数呈指数级下降。在相同条件下，对铝蜂窝板和发泡铝芯材进行了燃烧比较试验。铝蜂窝夹芯板表面在20s开始熔化，50s时铝蜂窝夹芯板表面开始产生气体，而发泡铝没有明显变化。

发泡铝的轻质结构，能量吸收和噪音控制使其广泛应用于汽车，铁路和其他运输领域。德国卡尔曼有限公司选择发泡铝夹芯板制造乘用车顶盖板和底板。它的刚度比原钢构件大7倍，质量比原钢构件低25%。韩国铁路客车采用发泡铝夹芯板制作车顶。

发泡铝 对碰撞能量有很强的吸收作用，在撞击时会产生塑性变形，吸收外界载荷的冲击力，能有效保护车辆和人员的安全。当质量为1500 kg的汽车以48 km / h的速度碰撞时，撞击面积计算为1000 mm×计算为150 mm和20 mm厚，它可以吸收总冲击能量的84%。因此，铁路乘用车司机的前端

发泡铝 用于代替发泡塑料或FRP的部件，可以提高使用寿命并减少维护。同时，它还消除了传统材料产生的有害气体，从而大大降低了交通事故中的损失和伤亡。铁路客车一般采用玻璃棉作为主要的吸音材料。随着施用时间的延长，玻璃棉中的水分含量会不断增加，从而产生玻璃棉

棉花内部结构坍塌，形成大孔环境，耳语性能逐渐下降。如果发泡铝可以应用于铁路客车的室内消音，可以安装一次并永久使用，其吸音效果不会随着时间的延长而降低，并且没有潜在的火灾隐患。为了提高高速列车的防火性能和降噪效果，在韩国km2高速列车的车厢中，几乎所有列车内部部件，如地板，侧壁，隔墙和屋顶，都使用了发泡铝材料。日本的新干线观光巴士也选择发泡铝作为隔音墙，以减少发电机、风扇、空调等设备产生的噪音。目前，发泡铝材已成功应用于中国上海地铁和北京八通地铁。

铁路客车用发泡铝 因其超轻、吸声、阻燃、能量吸收、环保等优异性能，在未来铁路客车的发展中具有广阔的应用前景。