高速列車車廂採用鋁材焊接而成。一些高鐵線路經過寒冷地區，氣溫低至攝氏-30至40度。南極科考船上的一些儀器、設備和生活用品是由鋁材料製成的，需要承受低至攝氏-60至70度的溫度。從北極前往歐洲的中國貨船也使用了一些由鋁材料製成的設備，其中一些暴露在低至攝氏-50至60度的溫度下。在如此嚴寒的情況下它們還能正常運作嗎？沒問題，鋁合金和鋁材質不怕極冷或極熱。

鋁及鋁合金是優良的低溫材料。它們不像普通鋼或鎳合金那樣表現出低溫脆性，在低溫下強度和延展性顯著下降。然而，鋁和鋁合金則不同。它們沒有表現出任何低溫脆性的痕跡。隨著溫度降低，它們的所有機械性能都會顯著提高。這與材料的成分無關，無論是鑄造鋁合金或變形鋁合金、粉末冶金合金或複合材料。它也與材料的狀態無關，無論是加工狀態還是熱處理後狀態。無論是鑄軋還是連鑄連軋生產，都與鑄錠製備過程無關。它也與鋁提取過程無關，包括電解、碳熱還原和化學提取。這適用於所有純度級別，從純度為99.50% 至99.79% 的製程鋁、純度為99.80% 至99.949% 的高純鋁、純度為99.950% 至99.9959% 的超純鋁、純度為99.9960% 的極純度鋁純度達99.9990%，超高純鋁純度超過99.9990%。有趣的是，另外兩種輕金屬鎂和鈦也沒有表現出低溫脆性。

高速列車車廂常用鋁合金的機械性質及其與溫度的關係如下表所示。

高速列車車廂採用鋁鎂系列5005合金板、5052合金板、5083合金板、型材等鋁材；鋁鎂矽系6061合金板材及型材、6N01合金型材、6063合金型材；鋁鋅鎂系列7N01合金板材及型材、7003合金型材。它們有標準狀態：O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。

從表中數據可以明顯看出，鋁合金的機械性質隨著溫度的降低而提高。因此，鋁是一種優良的低溫結構材料，適用於火箭低溫燃料（液氫、液態氧）儲槽、液化天然氣（LNG）運輸船和陸上儲槽、低溫化工產品容器、冷庫等。 、冷藏車等。

在地球上運行的高速列車的結構部件，包括車廂和機車部件，都可以使用現有的鋁合金製造。無需研究用於寒冷地區運行的車廂結構的新型鋁合金。然而，如果能夠開發出性能比6061合金高約10%的新型6XXX合金或整體性能比7N01合金高約8%的7XXX合金，那將是一項重大成就。

接下來我們來探討車廂鋁合金的發展趨勢。

在當前在鐵路車輛車廂的租賃製造和維護中，使用 5052、5083、5454 和 6061 等合金板，以及 5083、6061 和 7N01 等擠壓型材。一些較新的合金如 5059、5383 和 6082 也正在應用。它們都具有出色的可焊性，焊絲通常為 5356 或 5556 合金。當然，攪拌摩擦焊（FSW）是首選方法，因為它不僅能保證高焊接質量，而且無需焊絲。日本7N01合金，其成分Mn 0.200.7%，鎂1.02.0%、Zn 4.0~5.0%（皆以%計），已廣泛用於軌道車輛的製造。德國使用 5005 合金板生產高速 Trans Rapid 車廂的側壁，並使用 6061、6063 和 6005 合金擠壓型材生產型材。綜上所述，到目前為止，中國和其他國家在高速列車製造中大多堅持使用這些合金。

200km/h~350km/h車廂用鋁合金

我們可以根據列車的運行速度對車廂鋁合金進行分類。第一代合金用於時速200公里以下的車輛，主要用於製造城軌車輛車廂的常規合金，如6063、6061、5083合金。 6N01、5005、6005A、7003、7005等第二代鋁合金用於製造時速200公里/小時至350公里/小時的高速列車車廂。第三代合金包括6082和含鈧鋁合金。

含鈧鋁合金

鈧是最有效的鋁晶粒細化劑之一，被認為是優化鋁合金性能的重要元素。鋁合金中鈧含量一般小於0.5%，含鈧的合金統稱為鋁鈧合金（Al-Sc合金）。 Al-Sc合金具有強度高、延展性佳、焊接性優良、耐腐蝕性佳等優點。它們被用於各種應用，包括船舶、航空航天器、反應器和國防設備，使其成為適用於鐵路車輛結構的新一代鋁合金。

泡沫鋁

高速列車具有軸重輕、加減速頻繁、超載運轉等特點，要求車廂結構盡可能輕量化，同時滿足強度、剛性、安全性和舒適性要求。顯然，超輕量泡沫鋁的高比強度、比模量和高阻尼特性符合這些要求。國外對泡沫鋁在高速列車上應用的研究和評價表明，泡沫鋁填充鋼管比空管吸能能力提高35%~40%，抗彎強度提高40%~50%。這使得車廂支柱和隔板更加堅固且不易倒塌。機車前緩衝區採用泡棉鋁吸能，增強衝擊吸收能力。由10毫米厚的泡沫鋁和薄鋁板製成的夾芯板比原來的鋼板輕50%，同時剛度提高了8倍。