高鐵車廂是用鋁材焊接的，有的高鐵線經(jīng)過零下三四十?dāng)z氏度的高寒地帶；南極科考船上的一些儀器、裝備與起居用品是以鋁材制造的，需要經(jīng)受零下六七十?dāng)z氏度的考驗(yàn)；由中國經(jīng)北極到歐洲的商船上有些裝備也是用鋁材制造的，其中的一部分露在外面，環(huán)境溫度也在零下五六十?dāng)z氏度；它們能在這樣的寒冷環(huán)境中正常運(yùn)轉(zhuǎn)嗎？沒問題，鋁合金及鋁材是*不怕寒冷酷熱的。說說鋁合金的低溫性能--鋁及鋁合金是*好的低溫材料，沒有低溫脆性，不像普通鋼材、鎳合金等那樣有明顯的低溫脆性，它們的強(qiáng)度性能雖然隨著溫度的降低而升高，但是塑性與韌性卻隨著溫度的下降而降低，即有明顯的低溫脆性?？墒卿X及鋁合金則大不一樣，沒有一絲絲低溫脆性，它們的一切力學(xué)性能均隨著溫度的降低而明顯上升，與材料的成分無關(guān)，不管是鑄造鋁合金還是變形鋁合金，也不管是粉末冶金合金，還是復(fù)合材料；與材料狀態(tài)也沒有關(guān)系，不管是加工狀態(tài)的，還是熱處理狀態(tài)的；也與錠坯制備工藝無關(guān)，不管是用鑄錠軋制的，還是用熔體連續(xù)鑄軋的或連續(xù)連軋的；與鋁的提取工藝更無關(guān)系，電解的、碳熱還原的、化學(xué)提取，通通都沒有低溫脆性；與純度也無關(guān)，不管是99.50%~99.79%的工藝純鋁，還是99.80%~99.949%的高純鋁、99.950%~99.9959%的超純鋁（Super Purity）、99.9960%~99.9990%的極純鋁（extreme purity）、>99.9990%的超高純鋁等都沒有低溫脆性。有趣的是，另兩個(gè)輕金屬——鎂、鈦跟鋁一樣也沒有低溫脆性。高鐵車廂鋁材有Al-Mg系的5005合金板材、5052合金板材、5083合金板材及型材，Al-Mg-Si系的6061合金板材及型材、6N01合金型材、6063合金型材，Al-Zn-Mg系7N01合金板材及型材、7003合金型材。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。由表中的數(shù)據(jù)可明顯地看出，不管哪種鋁合金，它的力學(xué)性能均隨著溫度的降低而上升，所以鋁材是一類絕妙的低溫結(jié)構(gòu)材料，火箭的低溫燃料（液氫、液氧）儲(chǔ)罐、液化天然氣（LNG）運(yùn)輸船上與岸基儲(chǔ)罐、低溫化工產(chǎn)品容器、冷庫、冷藏車等都可以用鋁材制造。在地球上跑的高速列車的車廂與車頭的結(jié)構(gòu)件凡是可用鋁合金制造的零部件都可以用現(xiàn)行的相應(yīng)鋁合金制造，不需要另辟蹊徑研究一種在高寒地區(qū)運(yùn)營的廂體結(jié)構(gòu)鋁合金及其生產(chǎn)工藝，當(dāng)然如果能研發(fā)一種各項(xiàng)性能比6061合金大10%左右的6XXX合金，或比7N01合金約大8%的7XXX合金，那當(dāng)然是功勞很大的。實(shí)際上，在我國黑龍江省，以及以后在內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾族自治區(qū)、西藏自治區(qū)、青海省跑的高鐵對鋁合金結(jié)構(gòu)來說算不了“高寒”，不需要對合金成分作特殊處理，也不需要對材料生產(chǎn)工藝參數(shù)作專門調(diào)整。只要為高張高鐵或以后為在其他寒冷地區(qū)運(yùn)營的高鐵車輛廂體生產(chǎn)的鋁材性能符合中國GB、歐洲EN、日本JIS、美國ASTM等標(biāo)準(zhǔn)要求，就是合格的產(chǎn)品，不需要采取特殊措施，以免加大成本。車廂鋁合金的發(fā)展趨勢：在現(xiàn)在軌道車輛廂體制造和維護(hù)中用的板材合金有5052、5083、5454、6061等合金，用的擠壓型材有5083、6061、7N01等，此外一些新的合金諸如5059、5383、6082等也有所應(yīng)用。它們都有良好的可焊性，焊絲為5356或5556合金，當(dāng)然*好是采用摩擦攪拌焊（FSW），不但焊接質(zhì)量高，而且不用焊絲。后來日本研發(fā)的7N01合金（Mn0.20~0.7、Mg1.0~2.0、Zn4.0~5.0，單位%），在軌道車輛制造中獲得廣泛應(yīng)用；德國在制造高鐵Trans Rapid車廂時(shí)采用5005合金板制作壁板，用6061、6063、6005合金擠壓所用的型材?？傊?，直到目前無論是中國還是其他 制造高鐵車輛基本上仍沿用這些合金。200km/h~350km/h列車廂體鋁合金：我們可根據(jù)列車運(yùn)營速度將廂體鋁合金分為：速度<200km/h的車輛用的可稱為 代合金，它們是常規(guī)的合金，多用于制造城市軌道車輛廂體，如6063、6061、5083合金等；第二代鋁合金如6N01、5005、6005A、7003、7005合金等用于制造速度為200km/h~350km/h的高鐵車輛廂體；第三代合金是6082、含鈧的鋁合金等。除了6N01、7N01合金（它們是日本合金，N代表Nippon）外，還有7003合金，它的Mg含量比7N01合金的低，是一種低Mg的Al-Zn-Mg合金，它的可焊性及強(qiáng)度與7N01合金的相當(dāng)，并具有更高的可擠壓性能。日本東北和上越新干線、札幌地鐵大量采用7003、7N01合金生產(chǎn)壁厚3mm的寬幅型材6005A合金（Si0.50~0.9、Mg0.40~0.7、Mn和Cr 0.12~0.50,%）是法國注冊的，與美國6005合金相比，Mg與Si的含量相等，但增加了0.12%~0.50%的Mn的Cr，不但有與6063合金相當(dāng)?shù)目蓴D壓性能，而且強(qiáng)度性能也有所提高。6N01合金也如此，日本山陽電化鐵路3050型車輛廂體側(cè)板（寬507mm、壁厚2.5mm）、寬558mm的地板，以及制造側(cè)板掛鉤、檐梁等的大型寬幅空心型材都是用6N01合金擠壓的。350ktm/h~450km/h列車廂體鋁合金：這是廂體用的新一代鋁合金，列車速度高達(dá)450m/h，車輛須承受更大的外力，受到的震動(dòng)也更強(qiáng)烈，因此應(yīng)研發(fā)新一代輕量化高鐵鋁合金。含鈧的鋁合金。鈧是鋁及鋁合金*有效的晶粒細(xì)化劑，也是優(yōu)化鋁合金性能有效的元素之一，鈧的含量都<0.5%，凡含有鈧的合金，不管含量多少都統(tǒng)稱鋁-鈧合金。Al-Sc合金有強(qiáng)度高、塑性好、可焊性優(yōu)良、抗蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是艦船、航空航天器、反應(yīng)堆、國防軍工器械等領(lǐng)域選用的新一代鋁合金之一，當(dāng)然也可以用于制造鐵路車輛結(jié)構(gòu)。不過向現(xiàn)行鋁合金添加鈧，對組 織性能的改善如何，尚有待系統(tǒng)的研究，鈧是一種稀土元素，中國是世界上的鈧生產(chǎn)國，在Al-Sc合金研究方面居世界前列，但總的來看還不如俄羅斯，在Al-Sc合金研究與應(yīng)用方面俄羅斯是領(lǐng)跑者。東北輕合金有限責(zé)任公司、中南大學(xué)、航天材料及工藝研究所對Al-Sc合金的研發(fā)作了許多工作，他們研究的“大尺寸5B70鋁-鎂-鈧合金板材”獲2017年度中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，獲二等獎(jiǎng)的也有一項(xiàng)，為“航天用可焊高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Sc合金”。

        1、合金鋁板等鋁合金型材的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢：(1)合金鋁板等鋁合金型材技術(shù)特點(diǎn)：無煙鏡面拋光具有無黃煙、無流痕、低成本、低消耗、低設(shè)備投入、高亮度、高穩(wěn)定性、高功效、高成品率等特點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)拋光技術(shù)的瓶頸和缺陷，成功實(shí)現(xiàn)了11米長材化學(xué)拋光以及自動(dòng)線化學(xué)拋光的規(guī)?；a(chǎn)。無煙鏡面拋光技術(shù)是普通三酸和電解拋光的升級換代技術(shù)，是合金鋁板等鋁合金型材化學(xué)拋光技術(shù)的發(fā)展方向。(2)合金鋁板等鋁合金型材技術(shù)優(yōu)勢如下：1)無黃煙：無煙鏡面拋光從根本解決了三酸拋光產(chǎn)生大量黃煙的難題?？晒?jié)約大量的環(huán)保處理成本。為化學(xué)拋光的廣泛運(yùn)用掃清了主要障礙。2)無流痕：無煙拋光技術(shù)徹底解決了拋光流痕的難題、并實(shí)現(xiàn)了11米長拋光材的全自動(dòng)線規(guī)模生產(chǎn)，使拋光像堿蝕一樣易于操作。3)高亮度：無煙拋光由于采用新的拋光成分，比三酸拋光、電解拋光的亮度提高20％～30％，是目前亮度*高的拋光技術(shù)。4)低消耗-無煙鏡面拋光藥劑的消耗可比電解拋光的消耗(500-700kg／t材)降低60％-70％。5)高成品率：無煙鏡面拋光過程中幾乎不產(chǎn)生缺陷，產(chǎn)品成品率極高。6)生產(chǎn)效率高：無煙拋光掛料而積大，每次可拋光多排；拋光無廢品，生產(chǎn)效率至少是三酸拋光的2倍以上，是電解拋光的6-9倍。7)槽液穩(wěn)定：無煙鏡面拋光槽幾乎不調(diào)槽，可長期穩(wěn)定工作。為化學(xué)拋光鋁材的大規(guī)模工業(yè)化、自動(dòng)化生產(chǎn)鋪平了道路。8)亮度穩(wěn)定：不同批次生產(chǎn)拋光材，由于不調(diào)槽，所生產(chǎn)的拋光材亮度穩(wěn)定。2、工藝?yán)斐膛c操作要點(diǎn)分析：(1)槽位設(shè)置說明：1)無煙鏡面拋光槽前是完全封閉的抽風(fēng)墻，杜絕外界自然風(fēng)降低抽風(fēng)效率，利于陰雨天、濃霧天的全天候生產(chǎn)。2)無煙鏡面拋光槽的寬度為1.6m以上，加強(qiáng)槽液吸收煙霧的緩沖能力，利于大規(guī)模批量生產(chǎn)。(2)槽液功能說明：1)除蠟除垢槽：本槽中盛一種新型弱堿性除蠟除垢劑，能去機(jī)械拋光蠟及殘存的重油垢，不腐蝕鋁合金。操作簡單。2)無煙鏡面拋光槽：本槽含有多種組分，富古強(qiáng)氧化劑，能對鋁合金進(jìn)行鏡面拋光。與其他拋光技術(shù)相比，本槽具有如下特點(diǎn)：①絕無黃煙，亮度穩(wěn)定：本槽添加有足夠量的煙霧抑制劑，黃煙的分解被徹底抑制；由于強(qiáng)氧化劑分解較慢，濃度比三酸槽穩(wěn)定，因此不同批次鋁合金的亮度差別比三酸拋光要小得多。②亮度增加：化學(xué)拋光的亮度，陳了與磷酸濃度、硝酸濃度，溫度有關(guān)外，還與拋光液的含水量有關(guān)。含水量越高，亮度越低；三酸拋光液中磷酸含量高達(dá)80％(磷酸的含水量為15％)，相應(yīng)拋光液水含量小低于12％；如此高的水含量必然降低拋光材的亮度。無煙鏡面拋光液在制作過程中，經(jīng)過長時(shí)間的高溫濃縮，水含量水足5％，因此鏡面拋光材的亮度明顯提高。③可長時(shí)間滴流：考慮到化學(xué)拋光反應(yīng)過于劇烈，鋁合金離開槽液后，滴流時(shí)間不能超過20s，大量拋光液被帶進(jìn)水洗槽，造成拋光材成本過于昂貴。無煙鏡面拋光液中添加有足夠量的緩蝕劑，保護(hù)鋁合金離開槽液后，可在空中按任意時(shí)間滴流而不花材，也沒流痕。由此可節(jié)約拋光液70％以上。④自動(dòng)除灰：鋁合金不純或拋光液老化時(shí)，鋁材經(jīng)三酸拋光后，表面往往有一層黑灰，一般方法很難除去，嚴(yán)重影響拋光材質(zhì)量。無煙鏡面拋光槽中，添加有除灰成分，可自動(dòng)拋光灰。⑤成品率高：由于鏡面拋光槽解決了色差、流痕、花材、拋光灰等問題，使得成品率大幅提高。從而降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。3)保光氧化槽。設(shè)置本槽有兩大目的：①預(yù)制化學(xué)氧化膜：保光氧化槽，能生成一定厚度的氧化膜，又能完全保留原有亮度；鋼合金從鏡面拋光到陽極氧化之前，可以過保光氧化槽，預(yù)制一定厚度的化學(xué)氧化膜，避免氧化之前在水洗槽中產(chǎn)生點(diǎn)蝕或花材，提高成品率，同時(shí)在進(jìn)行陽極氧化時(shí)，減少氧化失光。②精除灰：拋光灰的來源有兩種，一是鋁合金中有夾雜，二是拋光液老化。拋光灰用一般方法很難，能嚴(yán)重影響拋光材的外觀質(zhì)量。盡管無煙鏡面拋光槽中已添加有除灰劑，能絕大部分拋光灰，但仍可能有少量殘留拋光灰。保光氧化槽能徹底清理拋光灰，從而保證拋光材質(zhì)量。