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金属及化学研究所

来源：铁科院时间：2020年03月20日

金属及化学研究所（简称“金化所”）是中国铁路从事轨道交通行业新材料新工艺的综合性科研机构，目前设金属、焊接、无损检测、高材、应化、油润、工程技术、PHM项目8个研究部门和北京中铁科新材料技术有限公司。

70年来，经过长期的科研积累，金化所形成了一支高水平的科研人才队伍，建立了设备比较齐全的专业实验室，主要研究领域拓展到钢轨、轮轴、轴承等铁路重要金属部件的材料与工艺，焊接材料、设备与工艺研究，无损检测设备与工艺，高分子材料与工艺，腐蚀与防护技术，润滑材料与技术，工程材料与技术等。

发展历程

1950年

3月，铁道部成立铁道技术研究所，设立4个研究组，金属研究组由副所长张文奇兼任组长，化学研究组由副所长金允文兼任组长，两组约有20余位专业技术人员。

1958年

1月，金属研究组和化学研究组合并成立金属及化学研究所，设立熔铸、焊接、热处理、油润、理化、煤质和水质等专业研究室。

1978年

成立中国铁道学会铁道材料工艺委员会，挂靠在金化所。

科研课题研讨中

现场检测

2001年

相继成立了中铁科雷威焊接技术有限责任公司、中铁科橡胶制品有限公司，2008年，整合为北京中铁科新材料技术有限公司，进行钢轨铝热焊剂、高分子材料部件等产品技术成果的转化应用和生产。

2019年

金化所与智奇公司、沈阳局集团公司、哈尔滨局集团公司、广州局集团公司分别合资成立智盛、智粤铁路设备有限公司，从事动车组轮对的检修业务。

科技创新

70年来，金化所紧跟我国铁路运输事业的发展壮大，先后承担800多项研究课题，取得400多项科研成果。

全国科学大会奖	17项
国家科学技术进步奖二等奖	4项
国家科学技术进步奖三等奖	4项
国家发明奖	5项
国家重大技术装备表彰一等奖	1项
建国40周年百项科技贡献奖	1项
国家级新产品	1项
国家重点新产品	2项
铁道学会科学技术奖特等奖3项、一等奖12项、二等奖26项	共41项
其他省部级奖项一等奖2项、二等奖5项	共7项
拥有国家有效发明专利79项、实用新型专利73项	共152项
制（修）定铁路行业标准	100余项

金属材料及工艺

钢轨系统技术

现场检测

研发的钢轨全长淬火技术应用于全国轨道交通并实现系统技术装备出口，有效地提高了钢轨安全性和使用寿命；研发的新轨头廓形钢轨，降低了钢轨打磨的工作量；研发的适合我国高速铁路的钢轨打磨目标廓形，提高了高速铁路舒适性和安全性；研发的重载、高速铁路新材质钢轨及其养护维修技术，降低了工务养修成本。

钢轨廓形打磨指导

谱系化轮轴综合技术

现场检测和指导

牵头研发了具有我国自主知识产权且适于我国铁路不同环境及线路工况的大功率机车车轮、新材质客车车轮、新材质货车轮轴以及高速动车组轮轴产品，形成了我国铁路自主的轮轴技术标准体系。

轴承技术

高速轴承试验台

拥有世界最先进的轴承试验台，主要进行轴承结构设计、轴承钢材质研究、轴承润滑技术、轴承密封技术、轴承寿命验证、轴承失效分析；牵头设计并研制的具有我国自主知识产权的时速250公里及以上的“复兴号”动车组轴箱轴承。

焊接材料、设备及工艺

焊接设备及工艺

钢轨闪光焊成套技术

研制开发的移动式闪光焊机及焊后热处理设备、固定式钢轨闪光焊机、有轨电车槽型钢轨闪光焊机等多种大型设备，可以焊接普通钢轨、槽型钢轨、起重钢轨，能够满足城市轨道交通、普通铁路、重载铁路、高速铁路和起重轨道等各种焊接需求。

YHR-150型移动式热处理作业车

焊接材料

铝热焊接现场作业

研制的全系列珠光体钢轨、贝氏体钢轨以及槽型轨用的铝热焊剂，满足同质材料或异质材料的焊接要求；研制了用于钢轨窄间隙电弧焊接、钢轨局部伤损修复或焊补特种焊接材料。

“钢轨焊接（Rail Welding）”

国际标准工作

2018年3月12日，国际标准化组织铁路应用技术委员会基础设施分委员会（ISO/TC269/SC1）正式批准成立“钢轨焊接（Rail Welding）”工作组，金化所的高文会研究员为联合组长，以中国铁道行业标准（TB/T 1632.1）为主要依据开始“铁路设施-钢轨焊接-第1部分通用要求和试验方法”(ISO 23300-1)的编制工作。

焊轨基地技术体系

中老铁路万象焊轨基地

500米长钢轨厂焊生产线

研发了百米定尺钢轨焊接成500 米长钢轨的成套技术，构建了国际领先的高速铁路焊轨基地技术体系。我国高铁100多万个钢轨焊头，实现了“零”折断。

无损检测技术

检测技术研究

线上检测

建立了机车车辆系统探伤技术、标准、设备体系；建立了工务系统钢轨探伤技术体系。针对高速铁路道岔钢轨检测存在的技术难题，在机械结构设计、涡流探头布置、终端软件研究基础上开发了道岔钢轨表面涡流探伤技术。

检测设备研制

GHT-2B钢轨焊缝超声探伤系统

研制了机车车轮通过式在线检测、不落车检测设备、道岔钢轨件导波检测设备、轨底伤损电磁超声检测设备。

机车车轮故障预测及健康管理系统

地面自动识别装置

采用国铁集团、铁路局、机务段三级架构，运用物联网技术实现从车轮的制造、加工组装、运用维修等多元信息的采集和融合处理，实现面向全路机车车轮全寿命周期状态的智能化管控、大数据分析和预测。

润滑材料技术

研制了机车车辆柴油机润滑、齿轮箱润滑、空压机润滑、变压器润滑、轴箱轴承润滑、牵引电机轴承等专用油、脂，进行了润滑油脂材料及铁路油脂标准体系的建立工作。2014年研制的和谐型内燃、电力机车柴油机油、齿轮油、空气压缩机油、轴箱轴承脂、牵引电机轴承脂、变压器油，达到了国外同类产品的先进水平。

柴油机润滑

现场试验

轮轨润滑技术研究

轮轨润滑装置安装现场

研制出车载喷涂设备及地面喷涂设备，消除重载铁路钢轨波浪磨耗。

高分子材料研究

防火阻燃、环保技术

锥形量热仪及数据图

建立了防火阻燃和环保检测实验室，承担了多项动车组用非金属材料阻燃、国铁集团科研课题，提升了机车车辆用非金属材料的防火和环保性能；主持制、修订了多项铁道行业标准及国铁集团企业标准；开展机车车辆室内空气质量检测及研究工作，提出了应用及处理建议。

减振阻尼技术

重载铁路热塑性弹性体垫板

研制的重载铁路热塑性弹性体垫板，使用寿命比橡胶垫板提高3～5倍，能够有效改善钢轨受力状况，延长钢轨使用寿命，产品在大秦重载铁路得到了推广应用。

密封、制动摩擦技术

开发的合成制动材料、橡胶密封材料、塑料保持架、客车地板布等产品已较好的应用铁路市场。

应用化学技术

桥隧防水材料技术

青藏铁路混凝土

耐久性防护技术现场试验

研发的“环氧封闭层+薄涂型聚氨酯中间层+薄涂型聚氨酯面层”防水体系，解决了无砟轨道混凝土桥面防水层剥落、掀起、掉块等病害。

腐蚀与防护技术

京张高铁官厅水库大桥

主要进行钢筋混凝土结构耐久性评估、修补及防护技术、机车车辆、钢结构防腐技术、动车外表面专用清洗剂材料、铁路客车涂装技术工艺与材料的研究。

板式无砟轨道充填层材料技术

水泥乳化沥青砂浆

CRTS I型板式无砟轨道的关键结构工程材料研究，提出了适用于不同环境条件的水泥乳化沥青砂浆配方体系； CRTS III型先张法轨道板快速封锚砂浆，应用于先张法轨道板钢筋锚穴封闭及钢筋的防护中。

行业服务

全力落实好国铁集团部署的各项任务，积极承担学会、培训、评价、综合性工程服务等工作。

钢轨质量控制的批检验和高铁钢轨应用跟踪

学会工作

铁道学会材料与工艺委员会、重载委员会轮轨关系学组、车辆委员会轮轴学组，挂靠在金化所；2019年联合中国腐蚀与防护学会，成立了中国腐蚀与防护学会铁道设施专业委员会。

钢轨焊接质量系统技术评估

全路焊轨基地检查评比

对全路15家焊轨基地钢轨焊接质量进行系统技术评估，为钢轨焊接质量的持续提高、保证铁路运输安全提供了有效的技术支撑。

关键部件失效分析

开展全路钢轨、车轮、车轴、轴承等关键部件的失效分析工作，为持续提高铁路关键部件的质量水平和维修养护水平积累数据。

全路无损检测人员培训

承担国铁集团无损检测人员培训及资质管理工作，近5年来，为铁路工务工程领域和机车车辆领域培训了近2万名无损检测人员。

钢轨焊接培训

承担国铁集团钢轨铝热焊接、闪光焊接人员培训及资质管理工作，近5年来，为铁路工务工程领域培训了近1万名钢轨焊接操作人员。

成果转化

金化所凭借多年来的科研积累和成果，积极进行成果转化，不断开发移动装备和固定设施用产品及部件，在产业化发展的道路上探索和构建产业化发展格局。2016年，建成铁科院武清产业基地一期工程。

车轮产品

HXD1机车轮

时速350公里复兴号动车组车轮

2015年，金化所作为研究牵头单位完成了标准动车组轮轴自主研发工作，于2016年实现标准动车组产品的供应；2016年，接管智波逐步将其打造成轮轴相关产业化基地；2018年，研制成功的CL65、CL70和ZL-C新材质货车车轮，在全路范围内全面推广使用。

钢轨技术

钢轨打磨技术服务

研究设计60N、75N新轨头廓形钢轨，广泛应用于铁路市场；提出的适合我国高速铁路的钢轨打磨目标廓形，广泛应用于高铁线路打磨作业。

钢轨全长淬火技术及成套设备

研究开发的500米焊接长钢轨全长淬火技术，突破了500米长焊接钢轨全长淬火变形等关键技术，成功在7个铁路局推广应用，满足铁路大维修需要。1997年，第一套钢轨全长淬火成套技术走出国门，在韩国投入生产使用。

钢轨焊接成套设备

出口至俄罗斯

出口至印度

出口至马来西亚

研制开发的移动式闪光焊机及焊后热处理设备、固定式钢轨闪光焊机、有轨电车槽型钢轨闪光焊机等大型设备，在高速、重载铁路及城市轨道交通上得到全面应用，出口到俄罗斯、以色列、印度、马来西亚、缅甸等多个国家，并服务于雅万、中老等“一带一路”建设中的海外项目。

焊接材料产品

钢轨铝热焊接材料

京沪高铁

大秦铁路

研制开发的全系列珠光体钢轨、贝氏体钢轨以及槽型轨用的铝热焊剂，在国铁、城轨、路外市场得到推广使用；开发的钢轨窄间隙电弧焊接、钢轨局部伤损修复或焊补特种焊接材料，解决了现场实际问题。

焊接工程施工

涪秀城轨焊接现场

北京新机场线轨道施工现场

进行高铁、普铁、城轨和地铁不同种类钢轨焊接施工建设，完成京张高铁、北京新机场轨道、银西高铁、涪秀城轨、深圳地铁等多条线路的焊轨施工。

高铁维修材料

拨轨法完成无砟轨道轨道板的更换

建立了全套高铁维修材料体系、加固锚固体系等，建立了抬升、降道、注浆等全套工艺流程，已进行沪宁城际、广珠城际、兰新客专、哈大高铁、京沪高铁等的轨道修复。

机车车轮故障预测及健康管理系统

机车车轮故障预测及健康管理

（PHM+Wheel）系统体系结构图

进行机车车轮健康评估、尺寸实时预估及寿命预测，提出维修及经济化旋修建议，已在沈阳、西安、兰州、上海铁路局试点应用，正在积极进行全路推广。

润滑材料产品

研制出大功率内燃、电力机车系列柴油机润滑、齿轮箱润滑、空压机润滑、变压器润滑、轴箱轴承润滑、牵引电机轴承润滑用专用油、脂，广泛应用于我国铁路市场。2014年，研制的和谐型内电机车柴油机油、齿轮油、空气压缩机油、轴箱轴承脂、牵引电机轴承脂、变压器油，填补了国内空白；2017年，研制的城轨车辆齿轮油在广州地铁完成了运用考核，2019年在广州地铁推广使用。

工程材料技术

混凝土桥面薄涂型聚氨酯防水技术

研发的CRTS I型水泥乳化沥青砂浆，广泛应用于哈大、沪宁、宁安、成绵乐、哈齐、京沪等高速铁路建设，双线应用里程达两千多公里；研发的CRTS III型先张法轨道板快速封锚砂浆，目前全线应用于合安、济青、牡佳、赣深、昌赣、山东高速等轨道板制备中；研发的防水材料系列产品，应用于铁路市场；研发的“环氧封闭层+薄涂型聚氨酯中间层+薄涂型聚氨酯面层”防水体系，先后在沪杭客专、杭甬客专、沪昆客专杭长段、京福客专安徽段进行了混凝土桥面防水工程试用。

高分子材料产品

研制的货车和客车系列合成闸瓦、闸片、工程塑料保持架产品广泛应用于铁路市场。

实验室建设

材料工程实验室依托于金化所筹建，是国家级实验平台——高速铁路系统试验国家工程实验室、轨道交通系统测试国家工程实验室唯一的以轨道交通材料为主要研究方向的重点实验室，于2008年、2009年相继获得CMA实验室计量认证和CNAS实验室认可证书。

材料工程实验室拥有轮轴整体疲劳试验台、高速、重载轴承实验台等大型系统测试平台和MTS材料疲劳试验机、MTS250kN动态材料测试系统、真空直读光谱仪、扫描电镜、车轮荧光磁粉和超声探伤机、高温交变湿热试验箱、FE8轴承磨损试验机等适用于铁路关键部件材料检验的先进设备，设备总值达13812万元，承担和参与了一大批基础、应用基础和关键技术攻关项目以及科技成果转化型项目，在轨道交通关键部件及其材料基础理论、综合检测评估、服役安全评价等方面开展了系统研究。

轮轴综合疲劳试验台

Quanta400扫描电镜

轴承振动试验机

超声波特征扫描成像系统

PMS-500A脉动疲劳试验机

人才培养

70年来，金化所为铁路现代化建设培养了一批高端技术人才，确立了在全国铁路材料、工艺发展与安全的重要地位。

建所至今，获得“国家有突出贡献中青年专家”称号3人；享受国务院政府特殊津贴专家21人；获得“铁道部有突出贡献中青年专家”称号8人；获得詹天佑铁道科学技术奖9人，获得茅以升铁道科技奖3人，获得铁科院茅以升青年奖12人；铁道部青年科技拔尖人才6人，铁科院青年科技拔尖人才9人，总公司专业带头人4人，总公司专业拔尖人才5人；获得火车头奖章1人。

知名专家