高速列车车厢采用铝材料焊接而成。一些高铁线路途经寒冷地区，气温低至-30至40摄氏度。南极科考船上的一些仪器、设备和生活用品是由铝材料制成的，需要承受低至-60至70摄氏度的温度。从北极前往欧洲的中国货船也使用了一些由铝材料制成的设备，其中一些暴露在低至-50至60摄氏度的温度下。在如此严寒的情况下它们还能正常运行吗？没问题，铝合金和铝材料不怕极冷或极热。

铝及铝合金是优良的低温材料。它们不像普通钢或镍合金那样表现出低温脆性，在低温下强度和延展性显着下降。然而，铝和铝合金则不同。它们没有表现出任何低温脆性的痕迹。随着温度降低，它们的所有机械性能都会显着提高。这与材料的成分无关，无论是铸造铝合金还是变形铝合金、粉末冶金合金还是复合材料。它还与材料的状态无关，无论是加工状态还是热处理后状态。无论是铸轧还是连铸连轧生产，与铸锭制备工艺无关。它也与铝提取过程无关，包括电解、碳热还原和化学提取。这适用于所有纯度级别，从纯度为 99.50% 至 99.79% 的工艺铝、纯度为 99.80% 至 99.949% 的高纯铝、纯度为 99.950% 至 99.9959% 的超纯铝、纯度为 99.9960% 的极纯铝纯度达到99.9990%，超高纯铝纯度超过99.9990%。有趣的是，另外两种轻金属镁和钛也没有表现出低温脆性。

高速列车车厢常用铝合金的力学性能及其与温度的关系如下表所示。

高速列车车厢采用铝镁系列5005合金板、5052合金板、5083合金板、型材等铝材；铝镁硅系6061合金板材及型材、6N01合金型材、6063合金型材；铝锌镁系列7N01合金板材及型材、7003合金型材。它们有标准状态：O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。

从表中数据可以明显看出，铝合金的力学性能随着温度的降低而提高。因此，铝是一种优良的低温结构材料，适用于火箭低温燃料（液氢、液氧）储罐、液化天然气（LNG）运输船和陆上储罐、低温化工产品容器、冷库等。 、冷藏车等。

在地球上运行的高速列车的结构部件，包括车厢和机车部件，都可以使用现有的铝合金制造。无需研究用于寒冷地区运行的车厢结构的新型铝合金。然而，如果能够开发出性能比6061合金高约10%的新型6XXX合金或整体性能比7N01合金高约8%的7XXX合金，那将是一项重大成就。

接下来我们来探讨一下车厢铝合金的发展趋势。

在当前在铁路车辆车厢的租赁制造和维护中，使用 5052、5083、5454 和 6061 等合金板，以及 5083、6061 和 7N01 等挤压型材。一些较新的合金如 5059、5383 和 6082 也正在应用。它们都具有出色的可焊性，焊丝通常为 5356 或 5556 合金。当然，搅拌摩擦焊（FSW）是首选方法，因为它不仅能保证高焊接质量，而且无需焊丝。日本7N01合金，其成分Mn 0.200.7%，镁1.02.0%、Zn 4.0~5.0%（均以%计），已广泛用于轨道车辆的制造。德国使用 5005 合金板生产高速 Trans Rapid 车厢的侧壁，并使用 6061、6063 和 6005 合金挤压型材生产型材。综上所述，到目前为止，中国和其他国家在高速列车制造中大多坚持使用这些合金。

200km/h~350km/h车厢用铝合金

我们可以根据列车的运行速度对车厢铝合金进行分类。第一代合金用于时速200公里以下的车辆，主要用于制造城轨车辆车厢的常规合金，如6063、6061、5083合金。 6N01、5005、6005A、7003、7005等第二代铝合金用于制造时速200公里/小时至350公里/小时的高速列车车厢。第三代合金包括6082和含钪铝合金。

含钪铝合金

钪是最有效的铝晶粒细化剂之一，被认为是优化铝合金性能的重要元素。铝合金中钪含量一般小于0.5%，含钪的合金统称为铝钪合金（Al-Sc合金）。 Al-Sc合金具有强度高、延展性好、焊接性优良、耐腐蚀性能好等优点。它们被用于各种应用，包括船舶、航空航天器、反应堆和国防设备，使其成为适用于铁路车辆结构的新一代铝合金。

泡沫铝

高速列车具有轴重轻、加减速频繁、超载运行等特点，要求车厢结构尽可能轻量化，同时满足强度、刚度、安全性和舒适性要求。显然，超轻泡沫铝的高比强度、比模量和高阻尼特性符合这些要求。国外对泡沫铝在高速列车上应用的研究评价表明，泡沫铝填充钢管比空管吸能能力提高35%~40%，抗弯强度提高40%~50%。这使得车厢支柱和隔板更加坚固并且不易倒塌。机车前缓冲区采用泡沫铝吸能，增强冲击吸收能力。由10毫米厚的泡沫铝和薄铝板制成的夹芯板比原来的钢板轻50%，同时刚度提高了8倍。