铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势.pdfVIP

铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势--第1页

铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势

摘要：铁路运输是我国主要的交通运输方式，在国民经济中起着非常重要的作用。而

铁路车辆是铁路运输中直接载运旅客和货物的工具，是铁路中的一个主要环节，随着社会的

进步，运输对车辆的要求越来越高。车体作为车辆的一个主要部件，其轻量化设计就成为一

个关键的问题。高速列车的轻型化对于发展交通运输、改善机车车辆运行平稳性、降低能源

消耗、减少轮轨磨耗都是至关重要的。当今世界上，大多数发达国家采用铝合金为材质制造

车体结构，目前国内外铁路运输中铝材的应用优势及其主要障碍，通过使用铝材来代替

传统的钢铁材料，可大大减轻自重以降低能耗、减少环境污染、提高经济性。并对铝材的发

展趋势做了猜测。

关键词铝合金；现状；发展趋势

1引言

铁路运输工业正面临越来越严重的三大课题：能源、环保、安全。减轻火车自重以降

低能耗，减少环境污染，节约有限资源已成为火车运输关注的焦点。轻量化是火车发展的一

个重要趋势，通过使用轻质材料来替代传统的钢铁材料，可以减轻火车的质量，以达到节省

燃料的目的。因此，越来越多的轻质或高比强度的材料受关注，如板、铝合金。本文就高速

铁路客车用铝合金材料的现状及发展趋势做些讨论。

2铝合金的特点及其应用优势

2.1铝合金的特点

铝的密度小，仅为2.7（属轻金属），约为钢的1/3。由于铝的表面易氧化形成致密而稳定

的氧化膜，所以耐蚀性好。铝有较好的铸造性，由于铝的融化温度低，流动性好，易于制造

各种复杂外形的零件。铝中加入一种或几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提

高强度和硬度，除固溶强化外，有些铝合金还可以热处理强化，使有些铝合金的抗拉强度可

超过600MPa，与低碳钢相比，比强度则胜过某些合金钢。铝合金是纯铝加入一些合金元素

制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合

金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、

花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各

自的代号，以供使用者选用。

铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方

面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。

铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势--第1页

铝合金在高速铁路上的应用现状及发展趋势--第2页

利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面

可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。

成本低，而且使用一种加工工艺可以大量生产同样的零部件，这也是他的特点之一。

它的材料特性是轻、容易加工、以及在可耐强度方面不象碳素纤维有一个最大受力范围。

这是什么意思呢？也就是说，碳素纤维因为有纤维的特性所以在一定的纤维方向上受力能力

很强，但是在在别的方向上的受力就会很差。在制造一个比较大的零部件时可能会使用好几

层碳素纤维，在超过受力能力时该零部件就会象酥饼一样变得一层一层的。而铝合金在承受

了一定的力量后，会慢慢变形再损坏。

还有就是铝合金容易加工和具有高度的散热性。特别是车辆引擎部分特别适合使用铝合金

材料。这里几乎完全是铝合金的一家天下。

此外，铝合金的加工工艺多种多样。通用性较强。

2.2铝合金在高速铁路运输的优点

（1）轻量化，节能降耗，有利环保。在强度刚性满足安全要求的同时，使用铝合金可

大大减轻机车车辆的自重，一般来说铝合金车辆比钢质车辆轻