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；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）儲罐、液化天然氣（LNG）運輸船上與岸基儲罐、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車廂時采用5005合金板制作壁板，用6061、6063、6005合金擠壓所用的型材?？傊钡侥壳盁o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450m/h，車輛須承受更大的外力，受到的震動也更強烈，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合金有強度高、塑性好、可焊性優(yōu)良、抗蝕性強等優(yōu)點，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，獲二等獎的也有一項，為“航天用可焊高強Al-Zn-Mg-Sc合金”。

      鋁型材擠壓加工型材模具的制造，也是決定其品質(zhì)和使用壽命的關(guān)鍵因素之一。由于鋁擠壓工模具具有一系列特點，因此對鋁型材模具制模技術(shù)需要很高的要求：1、由于鋁合金擠壓加工模具的工作條件十分惡劣，在擠壓過程中需要經(jīng)受高溫、高壓、高摩擦的作用，因此，要求使用高強耐熱合金鋼，而這些鋼材的熔煉、鑄造、鍛造、熱處理、電加工、機械加工和表面處理等工藝過程都非常復(fù)雜，這給模具加工帶來了一系列的困難。鋁型材擠壓加工工藝模具的制造要求:2、為了提高鋁型材擠壓加工模具的使用壽命和保證產(chǎn)品的表面品質(zhì)，要求模腔工作帶的粗糙度達到0.8-0.4μm，模子平面的粗糙度達到1.6μm以下，因此，在制模時需要采取特殊的拋光工藝和拋光設(shè)備。3、由于擠壓產(chǎn)品向高、精、尖方向發(fā)展，有的型材和管材的壁厚要求降到0.5mm左右，其擠壓鋁制品公差要求達到±0.05mm，為了擠壓這種超高精度的產(chǎn)品，要求模具的制造精度達到0.01mm，采用傳統(tǒng)的工藝是根本無法制造出來的，因此，要求更新工藝和采用新型專用設(shè)備。例如：數(shù)控車床，數(shù)控加工中心以及慢走絲加工等先進高精密度加工設(shè)備。4、鋁型材斷面十分復(fù)雜，特別是超高精度的薄壁空心鋁型材和多孔空心壁板鋁型材，要求采用特殊的擠壓模具結(jié)構(gòu)，往往在一塊模子上同時開設(shè)有多個異形孔腔，各截面的厚度變化急劇，相關(guān)尺寸復(fù)雜，圓弧拐角很多，這給模具的加工和熱處理帶來了很多麻煩。5、鋁型材擠壓加工產(chǎn)品的品種繁多，批量小，換模次數(shù)頻繁，要求模具的適應(yīng)性強，因此，要求提高制模的生產(chǎn)效率，盡量縮短制模周期，能很快變更制模程序，能準(zhǔn)確無誤地按圖紙加工出合格的模具，把修模的工作量減少到*低程度。6、由于鋁型材擠壓加工產(chǎn)品應(yīng)用范圍日趨廣泛，規(guī)格范圍十分寬廣，因此，有輕至數(shù)千克的、外形尺寸為100mm×25mm的小模子，也有重達2000kg以上的、外形尺寸為1800mm×450mm的大模子。有輕至幾千克的、外形尺寸為65mmx800mm的小型擠壓軸，也有重達100t以上、外形尺寸為2500mmx2600mm的大型擠壓筒。模具的規(guī)格和品質(zhì)上的巨大差異，要求采用完全不同的制造方法和程序，采用完全不同的加工設(shè)備。7、擠壓工模具的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配精度要求很高，除了要求采取特殊的加工方法和采用特殊的設(shè)備以外，尚需采用特殊的工裝卡具和刀具以及特殊的熱處理方法。8、為了提高模具的品質(zhì)和使用壽命，除了選擇合理的材料和進行優(yōu)化設(shè)計以外，尚需采用*佳的熱處理工藝和表面強化處理工藝，以獲得適中的模具硬度和高表面品質(zhì)，這對于形狀特別復(fù)雜的難擠壓制品和特殊結(jié)構(gòu)的模具來說顯得特別重要。綜上所述，鋁型材擠壓加工模具的加工工藝不同于一般的機械制造工藝，而是一門難度很大、涉及面很廣的特殊技術(shù)。為了制造出高質(zhì)量和高壽命的模具，除了要選擇和制備優(yōu)質(zhì)的模具材料外，尚需要制定合理的冷加工工藝、電加工工藝、熱處理工藝和表面處理工等。