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江苏大学:高铁玻璃穿上了“防弹衣”
发布日期:2020-01-16 10:23 浏览次数: 字体:[ ]

奇事!小小飞鸟能撞碎高铁玻璃。

2013年6月2日中午,一幕真实版的 “愤怒的小鸟”在现实中上演。像往常一样,从杭州发往北京的G38次列车缓缓驶离车站。突然,一只鸽子意外撞上了高铁车头,“砰”地一声闷响后,高铁前窗玻璃出现了大面积裂纹,列车不得不在下个站点检修换车。

不要小瞧了高铁车头这块小小的前窗玻璃,面积不大,造价却在15万~25万元。曾经,时速在300km/h以上的高速列车所用高强度风挡玻璃一直被法国、意大利等国外公司垄断,交货周期长,成本也极高。

如今,由江苏大学提供技术支撑,江苏铁锚玻璃股份有限公司参与共同承担的江苏省重大科技成果转化项目“高速列车专用高性能安全玻璃的研发及产业化”以优秀成绩顺利通过验收,实现了高性能特种安全玻璃产业化。一系列关键技术的创新已让中国制造的高铁前窗玻璃逐步占据国内九成市场,并走向了国际。

特种安全玻璃在能源、交通、建筑、航空航天、核工业等领域应用广泛,在现代工程技术领域占据着其他材料无法替代的重要地位,飞机风挡玻璃、高速铁路列车风挡玻璃、防砸玻璃、防火玻璃等特种安全玻璃的技术水平直接关系着国家航空、铁路运输及国防等重大基础设施的安全性和国际竞争力。

飞机风挡玻璃是飞机的关键部件之一。风挡玻璃要保持流线外形,在尽可能降低重量的前提下能承受各种飞行状态下的结构载荷和冲击, 能承受飞行循环中的增压循环载荷和-55~70℃的循环温差,保证飞机性能的可靠性。防砸玻璃除了能承受锐器冲击中巨大的冲击载荷外,还必须满足轻量化和薄型化的要求。防火玻璃作为一种新型安全玻璃,需能够承受高温,阻隔火焰、烟雾、热辐射,防止火焰蔓延,在一定时间内,保持玻璃的完整性、稳定性且具有透明性。由于性能要求高且关系着国家战略,以飞机用风挡玻璃为代表的应用于极端服役条件下的特种安全玻璃的制造工艺作为保密技术长期被美、英、法、俄等国所封锁,实现此类产品的产业化对于打破国外公司的长期垄断,保障国家航空、高铁和国防重大基础设施的安全,并参与国际市场竞争具有重要的意义。

在我国大力发展轨道交通的背景下,铁锚公司的目标就是打破高速轨道交通关键材料国产化的瓶颈,生产时速400km/h以上的高速轨道列车专用高性能安全玻璃。而当时,公司仅能生产时速不超过200km/h列车用安全玻璃。在江苏大学材料学院技术团队的帮助下,研究团队分析了要解决的关键问题并提出研发思路:玻璃的结构要更加优化,通过计算机辅助控制精密成型技术,满足城际动车超大弧度全景式流线形设计需要,提高玻璃的光学性能;作为决定前窗玻璃力学性能的关键,化学钢化工艺要有突破;要设计出一种计算机控制加热丝布线技术,通电后加温均匀性达到相关标准要求;要形成标准,保证产品质量的稳定。经过持续的技术攻关,一个一个技术难题被攻克, “铁锚”牌安全玻璃不仅填补了国内空白,形成十项国家标准,占据近九成国内市场,还走向了国际,远销德国、美国、法国等十余个国家,市场份额处于全球第一。

2014年,在此项目基础上,双方共同将目光瞄向性能要求更高、服役条件更苛刻的特种安全玻璃的研发及产业化。同年,双方共同承担了江苏省产学研联合创新资金前瞻性联合研究项目“抗高载荷冲击复合玻璃的研究开发”并于2016年12月顺利结题;共同承担了江苏省科技支撑项目 “高速轨道车用轻质防火玻璃的定量灌注成套技术研发”。2015年,完成了防火玻璃和防砸玻璃生产线建设并投入生产,当年实现销售收入5189万元。

2015年,飞机前窗玻璃研制成功,产品成功应用于国产大飞机。同年,由江苏大学团队和企业骨干组建的 “江苏省高端结构材料重点实验室”和 “江苏省企业研究生工作站”等产学研合作平台也逐步建成并完善。

2016年,在江苏大学技术支撑下,在前期研发基础上,双方共同承担了江苏省重大科技成果转化项目 “极端服役条件下高性能特种安全玻璃的研发及产业化”并于2017年4月通过中期检查。结合前期研发经验,研发团队首先将提高单片化学钢化玻璃力学稳定性作为首要目标,通过计算机模拟、单片玻璃加工工艺和化学钢化工艺优化,已经能将单片化学钢化玻璃的四点弯曲强度稳定在420 MPa左右,不仅提高了高铁用风挡玻璃的力学性能,也满足了飞机用风挡玻璃对力学稳定性的基本要求。2017年9月21日,中国铁路总公司官方宣布,7对“复兴号” 动车组正式在京沪高铁按时速350km/h运行,江苏铁锚玻璃股份有限公司是 “复兴号”前窗玻璃的独家供货商。目前共配套复兴号100余列,和谐号2000余列,飞机30余架。

历经多年的联合攻关,江苏大学与铁锚公司联合开发的 “超薄新头型试验高速动车组前窗玻璃”于2013年获得江苏省科技进步二等奖, 2016年 “高性能特种安全玻璃关键技术研究及其工程应用”获得中国产学研合作创新成果二等奖。合作期间,共申请专利32项,获授权国家发明专利8项;获评国家重点新产品4项,省级高新技术产品7项。

轨道交通用高性能特种安全玻璃在2013年底完成江苏省科技成果转化项目时,形成了年产3.6万件的生产能力,实现产品销售7.1万件,实现销售47391万元,新增利润9400万元,新增税收4600万元,出口创汇371万美元。目前市场占有率达到90%,列同行业第一名,市场份额处于全球第一。累计生产高性能特种安全玻璃95.14万件,实现销售收入27.5亿元,实现利润68776万元,实现出口创汇1000万美元,取得了明显的社会效益和经济效益。

接下来,应用于大飞机的风挡玻璃是双方合作研发的重点,大飞机项目的成功实施对保障中国的航空安全具有重要的战略意义,相信,在江苏大学研发团队的帮助下,“铁锚”特种安全玻璃一定会 “插上翅膀”,飞翔在蔚蓝的天空。

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