鋁合金是世界上應(yīng)用zui為廣泛的合金材料之一，除了鋁合金門(mén)窗外，zui常見(jiàn)鋁合金非鋁合金輪轂?zāi)獙佟Ｈ巳硕枷矚g鋁合金輪轂，但是知道鋁合金輪轂來(lái)由的人卻是少之又少，所以今天我們就來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)一下鋁合金輪轂的起源。鋁合金輪轂以其質(zhì)量輕、散熱快、減震性能好可靠，外觀漂亮等優(yōu)點(diǎn)深得人們喜愛(ài)。而賽車(chē)運(yùn)動(dòng)所需要的正是要具備這些的特質(zhì)的輪轂，因此早在1920年，賽車(chē)設(shè)計(jì)師哈利米勒（harry a.miller）就萌生了制作鋁合金輪轂的想法，并為此申請(qǐng)了概念 。可惜的是由于種種原因，他并未制作任何鋁合金輪轂。但是，布加迪汽車(chē)的創(chuàng)始人埃托雷布加迪（ettore bugatti）十分中意這一創(chuàng)意，并于1924年在莫爾塞姆的鑄造廠成功地用自己設(shè)計(jì)的模具鑄造了鋁輪、輻條以及剎車(chē)鼓，并將其安裝在布加迪Type 35上。一般來(lái)說(shuō)，簧下質(zhì)量越低，慣性矩越小，操縱性也就越好。鋁合金剛好具有質(zhì)量較輕的特質(zhì)，這也就使得安裝鋁合金輪轂的布加迪Type 35在操縱方面十分得心應(yīng)手。對(duì)于早期長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)甚至幾天的賽車(chē)比賽來(lái)說(shuō)，鋁合金輪轂無(wú)疑是給車(chē)手疊了一層“buff”，這也是布加迪能能夠在1925年至1930年間統(tǒng)治世界賽道的原因之一。不過(guò)，鋁合金輪轂的首次實(shí)戰(zhàn)就沒(méi)有這么順利了。在1924年8月3日的里昂大獎(jiǎng)賽上，布加迪將鋁合金輪轂安裝在參加比賽的Type 35賽車(chē)上，該輪轂由8個(gè)扁平輻條，一個(gè)可移動(dòng)的輪緣和一個(gè)集成的制動(dòng)鼓構(gòu)成。埃托雷·布加迪稱(chēng)這款鋁合金輪轂為一款精美的雕塑藝術(shù)品，一次藝術(shù)與技術(shù)的完美融合。往往打臉就是來(lái)得這么快。當(dāng)日大獎(jiǎng)賽上，所有安裝鋁合金輪轂的布加迪Type 35賽車(chē)都沒(méi)有完成比賽。原因是賽車(chē)使用的輪胎并沒(méi)有采用正確地硫化處理，導(dǎo)致了胎面在高速運(yùn)動(dòng)中飛了出去。但問(wèn)題是出在輪胎上，對(duì)于鋁合金的輪轂影響不大，所以埃托雷布加迪依舊對(duì)自己的輪轂創(chuàng)新充滿(mǎn)心。在接下來(lái)的幾年里，埃托雷布加迪制造了七種不同類(lèi)型的鋁合金輪轂，還分別為T(mén)ype 35、Type 39型和Type 51賽車(chē)設(shè)計(jì)了三種不同的剎車(chē)系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，車(chē)輪的空氣流動(dòng)性越好，渦流越低，對(duì)于車(chē)輪的設(shè)計(jì)就越嚴(yán)苛復(fù)雜。而同樣的，對(duì)于空氣動(dòng)力學(xué)要求嚴(yán)格的賽車(chē)對(duì)于制動(dòng)器的散熱要求同等嚴(yán)苛。在高負(fù)荷的賽車(chē)運(yùn)動(dòng)中，制動(dòng)器產(chǎn)生的熱量必須迅速且充分地消散，而扁平化與開(kāi)放式的輪轂設(shè)計(jì)剛好可以滿(mǎn)足這一點(diǎn)。為此，埃托雷布加迪開(kāi)始不斷改進(jìn)鋁合金輪轂的造型，并順手注冊(cè)了“關(guān)于與冷卻盤(pán)的車(chē)輪有關(guān)的改進(jìn)”“彈性車(chē)輪與徑向和軸向彈簧輪輞相對(duì)于車(chē)輪中心”等 。值得一提的是，這些與鋁合金輪轂有關(guān)的 只不過(guò)是他個(gè)人所擁有的500項(xiàng) 中的寥寥一筆。也就從此時(shí)起，多輻條輪轂成為了布加迪的標(biāo)志性特征。后來(lái)，布加迪的工程師則是將輪轂造型改為多輻條Y型布局，這種布局更加穩(wěn)定，能承受的壓力也更大。到了現(xiàn)在，鋁合金輪轂的普及度已經(jīng)不用多說(shuō)了。想成為一家立足于世界的車(chē)企，著眼于未來(lái)必不可少，很顯然，布加迪做到了，布加迪成功地把鋁合金輪轂帶向了世界。

          高鐵車(chē)廂是用鋁材焊接的，有的高鐵線(xiàn)經(jīng)過(guò)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(guó)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(méi)問(wèn)題，鋁合金及鋁材是*不怕寒冷酷熱的。說(shuō)說(shuō)鋁合金的低溫性能--鋁及鋁合金是*好的低溫材料，沒(méi)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(méi)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(wú)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(méi)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(wú)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(wú)關(guān)系，電解的、碳熱還原的、化學(xué)提取，通通都沒(méi)有低溫脆性；與純度也無(wú)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(méi)有低溫脆性。有趣的是，另兩個(gè)輕金屬——鎂、鈦跟鋁一樣也沒(méi)有低溫脆性。高鐵車(chē)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(lèi)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(kù)、冷藏車(chē)等都可以用鋁材制造。在地球上跑的高速列車(chē)的車(chē)廂與車(chē)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(yíng)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(guó)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(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)算不了“高寒”，不需要對(duì)合金成分作特殊處理，也不需要對(duì)材料生產(chǎn)工藝參數(shù)作專(zhuān)門(mén)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(yíng)的高鐵車(chē)輛廂體生產(chǎn)的鋁材性能符合中國(guó)GB、歐洲EN、日本JIS、美國(guó)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(chē)廂鋁合金的發(fā)展趨勢(shì)：在現(xiàn)在軌道車(chē)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(lái)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(chē)輛制造中獲得廣泛應(yīng)用；德國(guó)在制造高鐵Trans Rapid車(chē)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(wú)論是中國(guó)還是其他 制造高鐵車(chē)輛基本上仍沿用這些合金。200km/h~350km/h列車(chē)廂體鋁合金：我們可根據(jù)列車(chē)運(yùn)營(yíng)速度將廂體鋁合金分為：速度<200km/h的車(chē)輛用的可稱(chēng)為 代合金，它們是常規(guī)的合金，多用于制造城市軌道車(chē)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(chē)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(xiàn)、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(guó)注冊(cè)的，與美國(guó)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(yáng)電化鐵路3050型車(chē)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(chē)廂體鋁合金：這是廂體用的新一代鋁合金，列車(chē)速度高達(dá)450m/h，車(chē)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(chēng)鋁-鈧合金。Al-Sc合金有強(qiáng)度高、塑性好、可焊性?xún)?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(guó)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(chē)輛結(jié)構(gòu)。不過(guò)向現(xiàn)行鋁合金添加鈧，對(duì)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(guó)是世界上的鈧生產(chǎn)國(guó)，在Al-Sc合金研究方面居世界前列，但總的來(lái)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(duì)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(guó)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”。