介绍
对于高速高铁来说，对新材料的硬度、疲劳性能、轻量化、加工性能提出了更高的要求。 新材料的应用主要有以下几个方面。
有轨电车
车身
碳素钢
碳钢主要采用钴铬奥氏体碳钢。 由于其耐腐蚀性高、外形美观，在台湾、美国、前南斯拉夫等地广泛使用。 在保证硬度和挠度的前提下，如梁、柱等骨架板的厚度由普通钢材的3.2～6.0mm减至1.0～1.5mm，可减轻重量40%左右。 20世纪60年代初，美国率先研制碳钢汽车。 其重量轻、节能、无需喷涂，经济效益明显。 目前，碳钢车辆保有量超过5000辆，占卡车总数的10%以上。
主要用途：由于很难解决车体的气密性问题，碳钢车体仅用于制造200km/h速度级别的车体以及车内承重和装饰件。
铝合金
铝的密度很小，只有2.7（一种轻金属），约为钢的1/3。 由于铝的表面很容易被氧化，生成致密稳定的氧化膜，因此具有良好的耐腐蚀性。 铝具有良好的铸造性，因为铝的熔化温度低，流动性好，易于制造外观复杂的零件。 铝合金仍然保持其轻质，但其机械性能显着增强。
主要应用：
一是作为受力预制构件；
二、作为门、窗、管、盖、壳等材料；
三是作为装饰和保温材料。 铝合金易于加工且具有较高的散热性能。
特别是汽车发动机零件非常适合使用铝合金材料。 这几乎完全是铝合金系列。 据悉，铝合金的加工技术有多种。 通用性强。
从全年来看，铝合金价格适中。 型材价格越高，汽车制造成本越低。 然而，由于铝合金推动了汽车的轻量化，汽车轻量化带来了运输能力的减少、能源消耗的降低以及维修成本的增加。 数据显示，车辆重量每减轻10%，可节省8%的燃油。 在报废和回收过程中，铝制品可以100%回收利用，回收铝可以减少95%的能源消耗。
早在20世纪50年代，世界上一些较发达国家就开始使用铝来制造高铁车辆，包括新加坡、加拿大、日本、俄罗斯、德国和瑞士。 目前，国外铁路列车车厢广泛采用铝合金材料。 材料。 业内专家强调，时速300公里以上的高速列车车体必须采用轻质铝合金材料，时速350公里以上的列车车厢除发动机外均采用铝管。 我国高铁客运专线目前使用的四类动车组中：CRHI、CRH2、CRH3、CRH5。 除CRHI型车体采用碳钢外，其余三种车组均采用铝合金材质。
近年来，美国尝试使用镁合金、钛合金等民航材料制造汽车车身框架。 其重量仅为铝合金的66%，减重效果显着。 但目前仍在调查和测试中。
复合材料
复合材料已开始应用于汽车，且用量不断减少，代表了未来的发展趋势。 由于比硬度（挠度）高、耐疲劳、耐腐蚀、隔热、阻燃、可设计性强等优点，纤维增强树脂基复合材料（FRF）在美国开始应用于非结构应用20世纪60年代的日本、德国。 现在零件越来越多地应用于各种结构件。 例如，车身和车头后端由玻璃纤维、芳纶纤维和醇酸树脂制成。 目前在欧洲，用于制造铁路车辆的复合材料中，按纤维种类分，玻璃纤维占58%，芳纶纤维占20%，碳纤维占20%，其他占2%； 按树脂类型分，聚酯占35%，乙烯基香豆素占22%，醇酸树脂占21%，热固性树脂占15%，改性丙烯酸树脂占4%，其他占3%。
转向架
转向架结构是非常重要的高硬度部件，关系到整车的安全。 转台必须满足安全、操作舒适、耐腐蚀、易于维护等要求。
结构多采用优质碳素钢、低合金低碳高硬度钢、耐候钢等。 近年来的研究热点是聚合物复合材料和铝合金制造的结构。
汽车内饰及设备
汽车内饰及设备主要包括装饰板、马桶、盥洗室、座椅和水箱等，主要由铝合金和高分子材料制成。 例如，装饰面板采用铝合金外加一层不燃纤维增强塑料，公共厕所的盥洗室、座椅、水箱也要考虑卫生和耐腐蚀，优先选用不燃的。
轮轨系统
车轮、重轨材料不仅要具有足够的硬度、韧性、耐磨性，而且还必须耐冻伤、耐剥落。
就线路而言，高速铁路区别于普通高铁的主要特点是曲率直径大、应变率高、轴重轻、牵引力大。 重轨磨损较小，疲劳损伤相对突出。 因此，重轨材料的选用要求更高。
在重轨材料方面，法国高铁仍在进行合金重轨的研究，例如非热处理Cr-Mo。 合金重轨不仅具有较高的抗循环软化能力，而且具有较好的抗长波腐蚀能力。 是未来重轨材料的重点选型对象之一。 据悉，还要大力强化、增韧、净化重轨钢，大力发展全长热处理重轨、稀土重轨和降噪减振的新型重轨。
目前，美国正在研究的贝氏体钢的抗剥落性能优于硬质合金钢，但仍处于实验阶段。 为了减轻重量，美国正在研究组合轮，即轮心采用玻璃钢制成，然后在其上套上钢轮和抱箍。
无碴轨道
无砟轨道是当前和未来世界高铁建设发展的趋势和方向。 无碴轨道道岔本身采用现浇混凝土，坝体不使用碎石，可减少维护，减少烟尘，美化环境。 钢轨和枕木直接铺设在混凝土路面上，并采取了许多措施来保证水泥枕木与钢轨之间的稳定连接。 列车时速可达200公里以上。
铁路轨道水泥枕木、钢轨和基础之间的接缝采用聚氨酯弹性体填充密封。 一方面，它们使关节稳定，防止它们因气候变化而移位； 另一方面，它们可以防震、消除噪音，让乘客乘坐更轻松。 舒适度。
聚氨酯枕木
为了适应高速列车提速的要求，发展聚氨酯枕木替代或部分替代混凝土枕木必然是未来的发展趋势。 在欧洲，该技术拥有较为成熟的研发和应用经验； 在美国，聚氨酯枕木已用于高速列车新干线轨道。 与其他材料相比，聚氨酯枕木具有卓越的耐用性并增加了循环成本。
聚氨酯胶粘剂
高速列车的生产也大幅减少了对聚氨酯粘合剂的需求。 聚氨酯在汽车中发挥着各种重要作用，如玻璃粘合、地板粘合、填缝、密封和防水。 以CRH3动车组计算，单节车厢使用聚氨酯胶约84.07L，折合约109.3kg。 主要用于后窗玻璃的粘接密封以及部分填充部位的密封。
聚脲弹性体涂料
由于铁路采用无碴轨道，要求防护层不仅要具有防水、防渗、防裂等基本性能，还要能承受高速、重载、高强度交变冲击。 -高速列车。 聚脲涂层无接缝，附着力强，真正实现整体防水。 它还具有优异的耐磨性、抗冲击性、抗脱落性、抗紫外线性和耐高低温性，可满足铁路的特殊要求。
受电弓轮滑鞋
目前高铁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。随着列车速度的提高，开发高线张力、轻质（即外表面为铜、芯材为钢）的新型复合导体是发展趋势。
受电弓轮滑鞋是机车供电系统中重要的集电装置。 一般包括碳纤维溜冰鞋、金属溜冰鞋、浸金属碳纤维溜冰鞋和粉末冶金溜冰鞋。 碳纤维轮滑鞋多在各国使用。 如美国ICE和美国TGV。 浸有金属的碳轮溜冰鞋不仅具有碳材料的自润滑性能，还具有金属材料的集电、强度、抗冲击等特点。 它们已成为最理想的轮滑鞋材料，近年来已进入产业化阶段。 美国目前正在加大对碳纤维金属基复合材料轮滑鞋的研究。 这种材料在收藏性、自润滑性、抗冲击性等方面都将超越现有的轮滑鞋。
目前，国外科研机构研究的浸金属碳轮滑鞋已进入实用阶段。 它主要依靠碳轮滑鞋材料的微孔特性，在低温高压下溶解熔融铜或铜合金等高导电金属。 融入碳轮滑硬质合金，具有碳材料的自润滑、耐电弧性能，以及金属材料的集电、强度高、弹力强抗冲击等特点，使其成为最理想的轮滑材料。
同时，还应加强碳纤维-金属复合材料轮滑鞋的研究。 这些轮滑鞋在集流、润滑、抗冲击等方面将超越现有的金属轮滑鞋、碳轮滑鞋、浸金属碳轮滑鞋和粉末冶金轮滑鞋。 应用前景十分广阔。
制动摩擦系统
制动摩擦系统要求摩擦材料具有较高且稳定的摩擦系数，较好的散热性和耐磨性，足够高的冲击硬度和剪切硬度，且摩擦部件无异常腐蚀或其他损伤。 火花少，价格实惠，但重量轻。
制动盘过去常年采用合金铸铁制造，但高速列车要求采用高硬度轻质抗裂合金锻钢，如Ni-Cr-Mo或Cr-Mo-V合金钢。 金属基复合材料和CC复合制动盘也在开发中。 1997年美国开发出抗热裂刹车盘，使用寿命可达20年以上； 日本碳纤维复合材料盘在250km/h高速下质量良好，并已通过400km/h台架测试。
目前常用的摩擦材料可分为含硫铸铁、粉末冶金材料和合成材料。 日本TGV-A、日本新干线等高速列车均采用粉末冶金刹车片，且一般为铜基材料。 对于铁基和铝基材料，台湾、欧美国家最近在开发新材料时，添加了晶须、陶瓷颗粒或短纤维来制成复合材料。 在合成摩擦材料方面，铝合金盘/合成刹车片安装在美国ICE列车上，并取得了良好的效果。 目前，纤维增强复合材料在摩擦制动材料中的成功开发和应用备受关注，成为研究热点。 例如，于1997年开发的刹车片是热固性树脂、石墨、合成橡胶和碳纤维的复合材料。
阻尼降噪材料
为了减轻高速行驶时产生的冲击、振动和噪声，采用阻尼降噪装置，如弹性、抗疲劳、耐老化性能较好的橡胶装置，保证乘坐安全舒适。
橡胶元件已广泛应用于高速列车上的减振、缓冲、隔音、密封、绝缘、弹性联轴器、空气橡胶弹簧等。 尤其是减振降噪效果非常明显，这对于高速列车的舒适性和稳定性是不可或缺的。 替代作用。
橡胶部件最显着的应用是转向架上的六曲柄橡胶接头。 20世纪50年代初钢材材料的通用密度是多少，美国开始使用橡胶材料作为重轨垫板。 20世纪70年代，随着火车速度的提高钢材材料的通用密度是多少，天然橡胶、氯丁橡胶和聚氨酯橡胶等弹性体被用于轨道结构中作为重轨垫板。 用于支撑垫和轨枕的垫片； 20世纪80年代，低发泡聚氨酯弹性材料已广泛应用于轨道结构材料。 经过筛选台湾百余种弹性材料后发现，反应注射成型生产的低发泡聚氨酯材料最适合高速轨道材料。
铁路产业代表着一个国家的高端制造业水平。 中国铁路走出去，意味着全球市场认可中国制造。 中国忠旺等国外铝业龙头企业凭借强大的技术开发和产品生产能力，或将迎来更多的发展机遇和市场空间。
