Hoëspoed-treinwaens word met aluminiummateriaal gesweis. Sommige hoëspoed-treinlyne gaan deur ysige streke met temperature so laag as minus 30 tot 40 grade Celsius. Sommige instrumente, toerusting en lewende voorrade op Antarktiese navorsingsvaartuie word van aluminiummateriaal gemaak en moet temperature so laag as minus 60 tot 70 grade Celsius weerstaan. Chinese vragskepe wat van die Arktiese gebied na Europa reis, gebruik ook sekere toerusting wat van aluminiummateriaal gemaak is, en sommige daarvan word blootgestel aan temperature so laag as minus 50 tot 60 grade Celsius. Kan hulle normaal funksioneer in sulke uiterste koue? Geen probleem nie, aluminiumlegerings en aluminiummateriale is nie bang vir uiterste koue of hitte nie.

Aluminium en aluminiumlegerings is uitstekende lae-temperatuur materiale. Hulle vertoon nie laetemperatuur-brosheid soos gewone staal- of nikkellegerings nie, wat 'n beduidende afname in sterkte en rekbaarheid by lae temperature toon. Aluminium en aluminiumlegerings verskil egter. Hulle toon geen spoor van lae-temperatuur brosheid nie. Al hul meganiese eienskappe neem aansienlik toe namate die temperatuur daal. Dit is onafhanklik van die materiaal se samestelling, of dit gegote aluminiumlegering of bewerkte aluminiumlegering, poeiermetallurgielegering of saamgestelde materiaal is. Dit is ook onafhanklik van die materiaal se toestand, of dit nou in die verwerkte toestand is of na hittebehandeling. Dit hou nie verband met die ingotvoorbereidingsproses nie, of dit nou deur giet en rol of deurlopende giet en rol vervaardig word. Dit is ook nie verwant aan die aluminium onttrekking proses, insluitend elektrolise, koolstof termiese reduksie, en chemiese onttrekking. Dit geld vir alle suiwerheidsvlakke, van prosesaluminium met 99,50% tot 99,79% suiwerheid, hoësuiwerheid aluminium met 99,80% tot 99,949% suiwerheid, supersuiwer aluminium met 99,950% tot 99,9959% suiwerheid, uiterste suiwerheid 9% aluminium.99 met uiters suiwerheid 9% aluminium. tot 99,9990% suiwerheid, en ultra-hoë suiwer aluminium met meer as 99,9990% suiwerheid. Interessant genoeg, twee ander ligte metale, magnesium en titanium, toon ook nie lae-temperatuur brosheid nie.

Die meganiese eienskappe van algemeen gebruikte aluminiumlegerings vir hoëspoed-treinwaens en hul verhouding met temperatuur word in die tabel hieronder getoon.

Hoëspoed-treinwaens gebruik aluminiummateriale soos Al-Mg-reeks 5005-legeringsplate, 5052-legeringsplate, 5083-legeringsplate en profiele; Al-Mg-Si-reeks 6061-legeringsplate en -profiele, 6N01-legeringsprofiele, 6063-legeringsprofiele; Al-Zn-Mg reeks 7N01 legeringsplate en -profiele, 7003 legeringsprofiele. Hulle kom in standaardtoestande: O, H14, H18, H112, T4, T5, T6.

Uit die data in die tabel is dit duidelik dat die meganiese eienskappe van aluminiumlegerings toeneem soos die temperatuur daal. Daarom is aluminium 'n uitstekende lae-temperatuur strukturele materiaal wat geskik is vir gebruik in vuurpyl lae-temperatuur brandstof (vloeibare waterstof, vloeibare suurstof) tenks, vloeibare aardgas (LNG) vervoer skepe en aanland tenks, lae-temperatuur chemiese produk houers, koue stoor , verkoelde vragmotors, en meer.

Die strukturele komponente van hoëspoed-treine wat op Aarde ry, insluitend waentjie- en lokomotiefkomponente, kan almal vervaardig word deur bestaande aluminiumlegerings te gebruik. Dit is nie nodig om 'n nuwe aluminiumlegering na te vors vir wastrukture wat in ysige streke werk nie. As 'n nuwe 6XXX-legering met werkverrigting ongeveer 10% hoër as 6061-legering of 'n 7XXX-legering met algehele werkverrigting ongeveer 8% hoër as 7N01-legering ontwikkel kon word, sou dit egter 'n beduidende prestasie wees.

Kom ons bespreek vervolgens die ontwikkelingstendense van karwei-aluminiumlegerings.

In die curhuur vervaardiging en instandhouding van spoorvoertuigwaens, allooiplate soos 5052, 5083, 5454 en 6061 word gebruik, saam met geëxtrudeerde profiele soos 5083, 6061 en 7N01. Sommige nuwer legerings soos 5059, 5383 en 6082 word ook toegepas. Hulle vertoon almal uitstekende sweisbaarheid, met sweisdrade wat tipies 5356 of 5556 legerings is. Natuurlik is friction stir welding (FSW) die voorkeurmetode, aangesien dit nie net hoë sweisgehalte verseker nie, maar ook die behoefte aan sweisdrade uitskakel. Japan se 7N01-legering, met sy samestelling van Mn 0.200,7%, Mg 1,02.0%, en Zn 4.0~5.0% (alles in %), het wydverspreide gebruik gevind in die vervaardiging van spoorvoertuie. Duitsland het 5005-legeringsplate gebruik om sywande vir hoëspoed-Trans Rapid-waens te vervaardig en het 6061, 6063 en 6005 legeringsekstrusies vir profiele gebruik. Samevattend, tot nou toe, het beide China en ander lande meestal by hierdie legerings gehou vir hoëspoed-treinvervaardiging.

Aluminiumlegerings vir waens teen 200km/h~350km/h

Ons kan wa-aluminiumlegerings op grond van die operasionele spoed van die treine kategoriseer. Die eerste generasie allooie word gebruik vir voertuie met snelhede onder 200 km/h en is konvensionele allooie wat hoofsaaklik gebruik word vir die vervaardiging van stedelike spoorvoertuigwaens, soos 6063, 6061 en 5083 allooie. Tweedegenerasie-aluminiumlegerings soos 6N01, 5005, 6005A, 7003 en 7005 word gebruik vir die vervaardiging van waens van hoëspoed-treine met snelhede wat wissel van 200 km/h tot 350 km/h. Derdegenerasie-legerings sluit 6082 en skandiumbevattende aluminiumlegerings in.

Skandiumbevattende aluminiumlegerings

Scandium is een van die doeltreffendste graanraffineerders vir aluminium en word beskou as 'n noodsaaklike element vir die optimalisering van aluminiumlegeringseienskappe. Skandium-inhoud is tipies minder as 0,5% in aluminiumlegerings, en legerings wat skandium bevat, word gesamentlik na verwys as aluminium-skandium-legerings (Al-Sc-legerings). Al-Sc-legerings bied voordele soos hoë sterkte, goeie rekbaarheid, uitstekende sweisbaarheid en korrosiebestandheid. Hulle word in verskeie toepassings gebruik, insluitend skepe, lugvaartvoertuie, reaktore en verdedigingstoerusting, wat dit 'n nuwe generasie aluminiumlegerings maak wat geskik is vir spoorvoertuigstrukture.

Aluminium skuim

Hoëspoed-treine word gekenmerk deur liggewig-asvragte, gereelde versnelling en vertraging, en oorlaaide bedrywighede, wat vereis dat die wastruktuur so liggewig as moontlik moet wees terwyl dit aan sterkte, rigiditeit, veiligheid en geriefsvereistes voldoen. Dit is duidelik dat die ultra-ligte aluminiumskuim se hoë spesifieke sterkte, spesifieke modulus en hoë dempingseienskappe met hierdie vereistes ooreenstem. Buitelandse navorsing en evaluering van die toepassing van aluminiumskuim in hoëspoed-treine het getoon dat aluminium-skuimgevulde staalbuise 'n 35% tot 40% hoër energie-absorpsievermoë het as leë buise en 'n 40% tot 50% toename in buigsterkte. Dit maak koets pilare en afskortings meer robuust en minder geneig om in te stort. Die gebruik van aluminiumskuim vir energie-absorpsie in die lokomotief se voorste buffersone verbeter impakabsorpsievermoëns. Toebroodjiepanele gemaak van 10 mm dik aluminiumskuim en dun aluminiumplate is 50% ligter as oorspronklike staalplate terwyl hulle styfheid met 8 keer verhoog.