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被髮達國家壟斷50年的高鐵車輪,原來還能扯上中國的戰略資源稀土

2022-01-02由 科捕俠 發表于 歷史

據相關資料統計,2018年的中國軌道車輛車輪的銷量為158萬件,約佔全球總量的24%,當然這裡麵包括各種低高速的列車車輪,這個資料說明了什麼問題呢?

被髮達國家壟斷50年的高鐵車輪,原來還能扯上中國的戰略資源稀土

銷量同比提升

顯然,我們中國高鐵車輪的市場很大,如果繼續以超過普通車輪幾倍甚至十幾倍的價格進口的話,定然會損失很多國有資產。因此我們自主研發的程序刻不容緩。

話說一輛高鐵列車重量在460噸以上,在350公里的時速下,車輪和管道的接觸只有100多平方毫米,這麼小的面積要承受如此複雜的載荷,所以對軌道和高速車輪都是一項嚴格的考驗。

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高鐵車輪

那麼我國為了擺脫國外超高溢價和技術封鎖,這20多年來設立了很多重大國家級的專案,例如

國家863專案“高速鐵路車輪材料及關鍵技術研究”。

並投入了幾十億甚至上百億的資金進行高速車輪的技術引進、消化吸收和自主研發。

國外市場上高鐵車輪的供應商主要有

日本NSSMC、德國BVV

等企業,這些年中國企業

馬鋼、太原重工、中車大同愛碧璽、信陽同合

等,透過合資的方式引進不同高速車輪生產企業的核心技術,並逐步消化吸收,開始逐漸佔據國內市場的份額。

我們說技術從0到1總是很難的,這一步的跨越也許需要上百年的技術沉澱。然而對於當前國內技術無法滿足我國飛速發展的基建需求的矛盾時,為了快速打破國際壟斷,那麼引進它國技術也不失為一種好辦法。

高速車輪的研發設計、製造、市場化也是一項系統工程。

設計端呢,要考慮高速車輪對失效機理及預防的技術研究、對材料應用的研究以及使用環境匹配性的研究等等。製造端呢,也要全流程考慮,例如原材料冶煉、鋸切、環形爐加熱、成型、軋製、淬火、回火、機加工、靜平衡檢測、尺寸檢測、無損檢測、噴丸、包裝,都是環環相扣的。

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車輪機加

要想車輪質量好,首先車輪鋼的質量要好。

那麼講到這裡不得不提,《中國製造2025》裡提到的十大領域,其中一項就是關鍵零部件的基礎材料研究,足以看出基礎材料研究是我國的軟肋,也是製造強國的重要方向。

一個好的高鐵車輪,它必須具有更高的

強韌性、耐磨性、抗熱裂性、抗疲勞性、抗剝離性

大部分車輪是用含碳量0。45%~0。80%的中高碳鋼製造的,普遍應用的是CL50、CL60鋼。但是隨著高鐵速度的提高,高速車輪對材料的要求是越來越高。原來200公里的時速可能透過新增一些微量的合金元素如何鉬、釩、錳、鈮等就能滿足使用要求,但是一旦提速到300公里以上,材料組織內的缺陷就會被放大,產生疲勞裂紋以及表面材料剝離的現象。

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表面材料剝離

然而我們發現透過新增適當的稀土元素,

鑭(La)

、鈰(Ce)等,它會改善車輪鋼中鐵素體和珠光體尺寸,起到細化晶粒的作用,其生成的

球狀

CeS等稀土夾雜物彌散分佈在組織內,起到強化組織的同時,還可以抑制裂紋的擴充套件。有研究發現,透過對車輪鋼進行適當的稀土新增,可是使得車輪鋼在零下60℃,衝擊韌性提升50%,其它溫度下都有不同程度的提升。

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生成硫化稀土夾雜物

被髮達國家壟斷50年的高鐵車輪,原來還能扯上中國的戰略資源稀土

不同溫度下,稀土對車輪鋼衝擊韌性提升比例

小編以前做過金屬材料表面改性研究的課題,深知合金元素和稀土元素的重要好處,一種好的強化配比方案是很值錢的。 稀土元素具有極強的化學活性、價態可變和大原子尺寸等特性,成為鋼的深度淨化劑、夾雜物變質劑的重要微合金元素。大量研究證明,稀土可以有效提高鋼的

強韌性、耐磨性、抗熱裂性、抗疲勞性

。 稀土在基礎製造領域和國防工業領域發揮了非同凡響的意義,隨著進一步的深入研究,相信稀土更加會大放異彩。

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稀土

隨著我們對高速車輪的深入研究和多年實踐,現已基本完成自主化程序。例如

馬鋼、太原重工的高鐵車輪,

明顯優於進口同類高速車輪產品,達到國際先進水平,並

已獲得CRCC中國鐵建的認證,

在“復興號”動車組裝車裡程上超過了上百萬公里。此外也獲得了德鐵、韓國等市場資質認證,

順利

出口韓國、印度、德國等國家。

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整裝待發的車輪

高速車輪完全自主化智慧財產權的關鍵技術,不僅打破了多個發動國家對中國的價格壟斷,滿足內需支撐我國高鐵產業高度發展的同時,而且更加助推了我國高鐵產業透過“一帶一路”戰略出海的目標實施,為“中國製造”向“中國創造”的轉型提供了典型的示範效應。

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