高鐵車廂是用鋁材焊接的，有的高鐵線經過零下三四十攝氏度的高寒地帶；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，需要經受零下六七十攝氏度的考驗；由中國經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攝氏度；它們能在這樣的寒冷環(huán)境中正常運轉嗎？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，它們的一切力學性能均隨著溫度的降低而明顯上升，與材料的成分無關，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，還是復合材料；與材料狀態(tài)也沒有關系，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，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系，電解的、碳熱還原的、化學提取，通通都沒有低溫脆性；與純度也無關，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。標準狀態(tài)有O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。由表中的數據可明顯地看出，不管哪種鋁合金，它的力學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構材料，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構件凡是可用鋁合金制造的零部件都可以用現行的相應鋁合金制造，不需要另辟蹊徑研究一種在高寒地區(qū)運營的廂體結構鋁合金及其生產工藝，當然如果能研發(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，那當然是功勞很大的。實際上，在我國黑龍江省，以及以后在內蒙古自治區(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構來說算不了“高寒”，不需要對合金成分作特殊處理，也不需要對材料生產工藝參數作專門調整。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的鋁材性能符合中國GB、歐洲EN、日本JIS、美國ASTM等標準要求，就是合格的產品，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等也有所應用。它們都有良好的可焊性，焊絲為5356或5556合金，當然*好是采用摩擦攪拌焊（FSW），不但焊接質量高，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?，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，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合金相當的可擠壓性能，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型車輛廂體側板（寬507mm、壁厚2.5mm）、寬558mm的地板，以及制造側板掛鉤、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、反應堆、國防軍工器械等領域選用的新一代鋁合金之一，當然也可以用于制造鐵路車輛結構。不過向現行鋁合金添加鈧，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合金研究與應用方面俄羅斯是領跑者。東北輕合金有限責任公司、中南大學、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)科學技術一等獎，獲二等獎的也有一項，為“航天用可焊高強Al-Zn-Mg-Sc合金”。

        1、合金鋁板等鋁合金型材的技術特點與優(yōu)勢：(1)合金鋁板等鋁合金型材技術特點：無煙鏡面拋光具有無黃煙、無流痕、低成本、低消耗、低設備投入、高亮度、高穩(wěn)定性、高功效、高成品率等特點，突破了傳統(tǒng)拋光技術的瓶頸和缺陷，成功實現了11米長材化學拋光以及自動線化學拋光的規(guī)模化生產。無煙鏡面拋光技術是普通三酸和電解拋光的升級換代技術，是合金鋁板等鋁合金型材化學拋光技術的發(fā)展方向。(2)合金鋁板等鋁合金型材技術優(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生大量黃煙的難題。可節(jié)約大量的環(huán)保處理成本。為化學拋光的廣泛運用掃清了主要障礙。2)無流痕：無煙拋光技術徹底解決了拋光流痕的難題、并實現了11米長拋光材的全自動線規(guī)模生產，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。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生缺陷，產品成品率極高。6)生產效率高：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槽，可長期穩(wěn)定工作。為化學拋光鋁材的大規(guī)模工業(yè)化、自動化生產鋪平了道路。8)亮度穩(wěn)定：不同批次生產拋光材，由于不調槽，所生產的拋光材亮度穩(wěn)定。2、工藝漓程與操作要點分析：(1)槽位設置說明：1)無煙鏡面拋光槽前是完全封閉的抽風墻，杜絕外界自然風降低抽風效率，利于陰雨天、濃霧天的全天候生產。2)無煙鏡面拋光槽的寬度為1.6m以上，加強槽液吸收煙霧的緩沖能力，利于大規(guī)模批量生產。(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，富古強氧化劑，能對鋁合金進行鏡面拋光。與其他拋光技術相比，本槽具有如下特點：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：化學拋光的亮度，陳了與磷酸濃度、硝酸濃度，溫度有關外，還與拋光液的含水量有關。含水量越高，亮度越低；三酸拋光液中磷酸含量高達80％(磷酸的含水量為15％)，相應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，經過長時間的高溫濃縮，水含量水足5％，因此鏡面拋光材的亮度明顯提高。③可長時間滴流：考慮到化學拋光反應過于劇烈，鋁合金離開槽液后，滴流時間不能超過20s，大量拋光液被帶進水洗槽，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，保護鋁合金離開槽液后，可在空中按任意時間滴流而不花材，也沒流痕。由此可節(jié)約拋光液70％以上。④自動除灰：鋁合金不純或拋光液老化時，鋁材經三酸拋光后，表面往往有一層黑灰，一般方法很難除去，嚴重影響拋光材質量。無煙鏡面拋光槽中，添加有除灰成分，可自動拋光灰。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，提高了生產效率。3)保光氧化槽。設置本槽有兩大目的：①預制化學氧化膜：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，預制一定厚度的化學氧化膜，避免氧化之前在水洗槽中產生點蝕或花材，提高成品率，同時在進行陽極氧化時，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，能嚴重影響拋光材的外觀質量。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，從而保證拋光材質量。