《青岛造“蓝海豚”上线运营 铸造高铁“金名片”》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: zhaowy
  • 发布时间:2017-03-30
  • 青岛造“蓝海豚”上线运营

      2月25日10时33分,随着G65次列车驶出北京西站,我国自行设计研制、拥有全面自主知识产权的中国标准动车组样车上线运营。其中一列,就是中车四方股份生产的“蓝海豚”。

      时速350公里的中国标准动车组,是为更好满足中国高铁运营环境和条件更为复杂多样、长距离长时间连续高速运行等需求,打造适合中国国情、路情的高速动车组设计制造平台,实现高速动车组技术全面自主化、标准化,在中国铁路总公司的主导下,由中车四方股份设计制造的具有完全自主知识产权的中国新一代高速列车。2012年启动研发,2015年6月下线,2016年完成载客试运营。到如今正式上线运营,仅用了四年的时间。

    据中车四方股份有关人士介绍,中国标准动车组在13个技术领域搭建了“中国标准”,核心技术全面自主化,并在运用安全、节能环保、降低全寿命周期成本、进一步提高安全冗余等方面加大了科技创新力度,具有创新性、安全性、智能化、人性化、经济性等特点。正是凭借出色的创新设计,2016年12月12日,“蓝海豚”从全球6000多件产品中脱颖而出,摘得2016中国设计红星奖最高奖项——“至尊金奖”。相信不久的将来,“蓝海豚”将大批量从位于棘洪滩的“动车小镇”驶出,驰骋到中国日益完善的高铁网络上。

    中车四方股份近年来还率先发力“高铁”+“智能制造”,牵头申报的《高速动车组关键零部件智能制造新模式应用》和《高速动车组转向架智能制造试点示范》两个项目获得国家工信部立项,成为全国智能制造试点示范项目,借力数字化信息技术,未来将开启新一轮创新升级。从时速200公里到时速380公里,从热带海岛到西北荒漠,从零上40℃高温到零下40℃严寒,中车四方股份驶出的高速动车组,不但以最快的运营速度领跑全球,而且适应世界最复杂的运营环境。高速动车组驰骋四方之时,中车四方股份也赢得了“标准”话语权。在高速动车组领域,目前已获得了660多项专利,并主持或参与编制百余项国家和行业标准。

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    • 弗劳恩霍夫IWU(Fraunhofer IWU)和弗莱贝格工业大学(TU Bergakademie Freiberg)(德国)的研究人员开发出一种具有TRIP/TWIP特性的冷成型铜合金奥氏体铸钢。该项目由德国科学基金会(DFG)资助。 在交通沿线岩壁、隧道墙体或地下采矿作业区的岩层锚杆应用中,坠落的岩石可能对锚杆造成损伤。而经测试,这种新型冷成型合金在承受此类载荷时会再次发生硬化,从而提升材料性能。紧固件系统同样能受益于这一特性。 这项创新的核心在于TRIP/TWIP效应,正是这一效应赋予了新型铸钢卓越性能。TRIP代表“转化诱导的可塑性”,TWIP意为“孪生诱导的可塑性”——这两种机制能使材料在载荷下发生微观结构转变,从而显著提升强度与延展性。 TRIP效应:在机械应力作用下,部分奥氏体(一种柔软且强韧的结构相)会转变为马氏体(坚硬致密的相)。这种相变会导致材料局部硬化,从而增强其抗开裂性能。 TWIP效应:在奥氏体中形成所谓的变形孪晶,这些孪晶结构同样能强化材料并提高其韧性。 弗劳恩霍夫IWU研究所“铸钢冷成形”研究项目负责人娜丁·莱纳特(Nadine Lehnert)解释道,“这两种效应共同作用,显著提升了材料的抗拉强度和机械能吸收能力。而且这两种效应的协同作用不仅大幅增强材料强度,延缓动态载荷下的部件失效,更显著提高了材料在冲击情况下的成形能力和能量吸收性能” 其工作原理如下:首先,通过冷锻将所考虑的铸钢合金初始坯料加工成具有细晶粒、逆转变奥氏体微观结构的产品。生产流程始于粗晶奥氏体结构——工件首先在挤压模具中减小直径,这种机械应力会因TRIP/TWIP效应(相变诱导塑性/孪晶诱导塑性)导致部分马氏体结构形成。随后的热处理通过马氏体逆转变为奥氏体,使部件晶粒尺寸细化(获得细晶粒)。在高载荷下,部件可能发生开裂(尤其奥氏体结构中),但裂纹不会导致完全失效,而是因结构的马氏体相变而终止。这种重新硬化(马氏体)甚至能进一步提升材料的承载能力。 高安全性潜力应用领域 这种新型铸钢的独特性能使其成为安全关键型应用的理想选择,尤其是在对强度、韧性和可靠性要求极高的场景中。 汽车工程:螺钉、底盘部件、碰撞吸能装置和车身结构可受益于该材料的高能量吸收特性与碰撞安全性。 航空航天:结构件和紧固件采用这种新型铸钢后,可实现更轻量化且更高强度的设计。 医疗技术:凭借材料的高生物相容性和强度,植入物和手术器械的性能可进一步优化。 建筑与基础设施:岩层锚杆以及桥梁隧道的紧固元件因材料的高抗裂性而更具安全性。该合金的优势在材料耐久性至关重要的场景中尤为突出——即使面临极端载荷仍能保持稳定性能。 节能冷成形的关键技术 这种新型铸钢同样适用于冷锻工艺。该技术可在室温下直接成型部件,从而省去热轧等能耗密集型工序。莱纳特(Lehnert)解释道:“冷成形工艺链显著更短且高效。我们以预铸坯料为起点直接成型,无需热成形所需的加热、轧制和除鳞等高能耗步骤。” 聚焦可持续性与成本效益 除技术优势外,该新型铸钢的研发还兼具生态与经济效益: 资源节约与健康性:以铜部分替代镍,既降低了对昂贵稀缺资源的需求,也减少了加工过程中的健康风险。 节能降耗:冷成形能耗远低于热成形,有效减少二氧化碳排放。 成本优化:简化的工艺链、更低的材料用量及气体消耗(冷锻)共同降低了生产成本。 该团队的研究成果构成了将TRIP/TWIP效应有针对性地用于安全关键应用的基础。弗劳恩霍夫IWU未来的研究工作将侧重于优化成型工艺和有针对性地调整材料性能。莱纳特(Lehnert)补充说,“我们的目标是充分利用TRIP/TWIP效应的潜力,以经济高效的方式生产适用于各种应用的高性能组件”。
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