第2卷第1期2023年2月高速铁路新材料AdvancedMaterialsofHighSpeedRailwayVol.2No.1February2023泡沫铝-铝箔复合结构用于内燃机车保温性能研究李奕超，史永革，赵志勇，刘志华（中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司科学技术研究所，乌鲁木齐830011）摘要：为提升铁路内燃机车顶面的保温效果，研究了同时具有高强度和高热阻的泡沫铝-铝箔复合保温结构的隔热性能。利用泡沫铝的低热导率特点，提升复合结构的等效导热热阻，同时利用铝箔的低发射率特性，增加表面的辐射热阻。给出了评估复合结构隔热性能的计算方法。计算表明，在低风速时，覆盖铝箔可显著降低总表面传热系数并提高总热阻。典型工况下，覆盖铝箔可将总表面传热系数降低17.8%，总热阻增加27.4%；泡沫铝基材对总热阻的影响随着风速的提高而增大。关键词：内燃机车泡沫铝；铝箔；保温材料中图分类号：U260.6+7文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.2097-0846.2023.01.009露天驻车的铁路内燃机车在冬季都需采取必要的控温措施，以免机车温度过低导致发动机启动条件恶化[1-3]。在公开发表的控温措施中，主要是通过各种加热方法来维持机车温度，而通过对机车外壳进行保温来抑制散热损失，特别是抑制辐射散热损失的措施报道极少[4-6]。考虑到铁路内燃机车运行中的振动和冲击等特点，需要采用兼顾高强度、高阻燃性和低热导率的轻质材料来提高机车外壳结构导热热阻[7]，而近年来材料行业开发的泡沫铝恰好符合上述条件。典型的泡沫铝是在熔融的纯铝或铝合金中加入氢化钛(TiH2)做发泡剂、加入金属钙(Ca)做增黏剂，经过搅拌、熔体发泡工艺加工，生产出的由气泡和铝隔膜组成的多孔体。它同时具有抗冲击、低密度、低热导率、防火、防腐和无毒性等优点，以及良好的机械加工性能，非常适用于机车保温。在相同厚度的情况下，泡沫铝的热阻是普通碳钢的50倍以上[8-9]。另外经常被忽视的是，机车外表面的散热由表面与环境空气的对流传热和与周边环境的辐射传热2部分组成，其中在低风速情况下辐射传热量占总散热量的比例在25%～50%，足见抑制辐射散热对于机车保温的重要性[10]。提出了一种以泡沫铝为外层保温基材、以低表面发射率的铝箔为面层的复合保温结构，并评估其应用于机车车顶保温时的隔热性能，旨在为铁路内燃机车等露天驻车设备的保温设计和选材提供参考依据。1复合结构保温性能的评估方法为了评估泡沫铝-铝箔复合结构的隔热性能，需要根据传热理论定量分析复合结构的导热热阻、铝箔表面对流传热热阻和表面...
