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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”。

         鋁合金是世界上應用zui為廣泛的合金材料之一，除了鋁合金門窗外，zui常見鋁合金非鋁合金輪轂莫屬。人人都喜歡鋁合金輪轂，但是知道鋁合金輪轂來由的人卻是少之又少，所以今天我們就來簡單說一下鋁合金輪轂的起源。鋁合金輪轂以其質量輕、散熱快、減震性能好可靠，外觀漂亮等優(yōu)點深得人們喜愛。而賽車運動所需要的正是要具備這些的特質的輪轂，因此早在1920年，賽車設計師哈利米勒（harry a.miller）就萌生了制作鋁合金輪轂的想法，并為此申請了概念 ?？上У氖怯捎诜N種原因，他并未制作任何鋁合金輪轂。但是，布加迪汽車的創(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計的模具鑄造了鋁輪、輻條以及剎車鼓，并將其安裝在布加迪Type 35上。一般來說，簧下質量越低，慣性矩越小，操縱性也就越好。鋁合金剛好具有質量較輕的特質，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手。對于早期長達幾小時甚至幾天的賽車比賽來說，鋁合金輪轂無疑是給車手疊了一層“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，鋁合金輪轂的首次實戰(zhàn)就沒有這么順利了。在1924年8月3日的里昂大獎賽上，布加迪將鋁合金輪轂安裝在參加比賽的Type 35賽車上，該輪轂由8個扁平輻條，一個可移動的輪緣和一個集成的制動鼓構成。埃托雷·布加迪稱這款鋁合金輪轂為一款精美的雕塑藝術品，一次藝術與技術的完美融合。往往打臉就是來得這么快。當日大獎賽上，所有安裝鋁合金輪轂的布加迪Type 35賽車都沒有完成比賽。原因是賽車使用的輪胎并沒有采用正確地硫化處理，導致了胎面在高速運動中飛了出去。但問題是出在輪胎上，對于鋁合金的輪轂影響不大，所以埃托雷布加迪依舊對自己的輪轂創(chuàng)新充滿心。在接下來的幾年里，埃托雷布加迪制造了七種不同類型的鋁合金輪轂，還分別為Type 35、Type 39型和Type 51賽車設計了三種不同的剎車系統(tǒng)。一般來說，車輪的空氣流動性越好，渦流越低，對于車輪的設計就越嚴苛復雜。而同樣的，對于空氣動力學要求嚴格的賽車對于制動器的散熱要求同等嚴苛。在高負荷的賽車運動中，制動器產生的熱量必須迅速且充分地消散，而扁平化與開放式的輪轂設計剛好可以滿足這一點。為此，埃托雷布加迪開始不斷改進鋁合金輪轂的造型，并順手注冊了“關于與冷卻盤的車輪有關的改進”“彈性車輪與徑向和軸向彈簧輪輞相對于車輪中心”等 。值得一提的是，這些與鋁合金輪轂有關的 只不過是他個人所擁有的500項 中的寥寥一筆。也就從此時起，多輻條輪轂成為了布加迪的標志性特征。后來，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。到了現在，鋁合金輪轂的普及度已經不用多說了。想成為一家立足于世界的車企，著眼于未來必不可少，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。