淺談動車組用主要鋁合金材料及其服役性能
科技縱橫
作者：張偉
摘要：鋁合金由於具有質量輕、強度高抗腐蝕性能強等優點廣泛運用於動車組製造中。由於材料的成分、加工工藝與性能之間存在緊密的關係，本文綜述各種鋁合金材料的成分、加工工藝和性能，指出其製造與服役性能中存在的問題與發展方向。
關鍵詞：動車組鋁合金服役性能
引言：
高速列車啟動快、速度高、安全舒適、振動與噪聲小等優點，列車運行速度提高後，運行阻力增大、輪軌間作用力和噪聲劇增。列車輕量化對提高列車運行速度延長車輛和線路的壽命具有重要意義。為了降低重量、增強抗腐蝕性能和隔音性能，列車曾經相繼使用了如耐候鋼.、不鏽鋼以及鋁合金等材料。其中鋁合金材料由於具有高的比強度、比剛度、良好的耐蝕性獲得了最為廣泛的應用。
目前國內高速列車主要應用了以下幾種鋁合金：2014為代表的2係鋁合金，5083為代表的5係鋁合金、6N01為代表的6係鋁合金以及7N01為代表的7係鋁合金。並通過各種不同加工工藝獲得不同的使用性能。各係列鋁合金具有不同的成分，並且加工製造工藝不同，本文將對其進行概述，分析典型鋁合金性能以及存在的問題指出其發展方向。已經應用在動車組列車上的鋁合金牌號有Al-Cu-Mg-Si2014、Al-Mg5083、Al-Mg-Si6N01、 Al-Zn-Mg7N01。各種牌號鋁合金材料主要成分差別在Cu，Mg，Zn，Si四種元素的含量。材料的性能除了受成分的顯著影響外還受到熱處理工藝、成形工藝、拉伸性能的影響。合金係列Al-Cu2014-T6采用鍛造工藝；Al-Mg5083-O、Al-Mg-Si6N01S-T5 Al-Mg-Si6005A-T6采用擠壓或軋製工藝；Al-Zn-Mg7N01-T5采用鍛造或擠壓。五種合金均作為結構件，應用於鋁合金車體及轉向架上部分承載結構件上，其中2014鋁合金強度最高，用來設計製造承受較大載荷的部件，其他四種合金強度值相當一般用來製造車體頂部、側牆、端牆、地板、吊鉤等結構。除了強度值的要求，製造工藝也決定了合金的應用範圍，如Al-Mg-Si合金一般采用擠壓成形，適合製作大尺寸複雜截麵的型材。
2××× 鋁合金
2係合金為高強度鍛鋁合金，其強化相為CuAl2 （θ）， Al2CuMg （S） and Al3Mg2 （β），可以進性熱處理強化，具有高強度和優異的熱加工性能，便於鍛造，由於合金中的銅元素含量較高，使得其乃是性能較差，具有晶間腐蝕和應力腐蝕的傾向。其焊接性能較好，切削加工性能較好。一般用來製造要求高強度、高硬度、並承受高載荷的構件。
國外2014材料對應牌號有A2014（JIS），EN AW2014（EN），AlCuSiMn/3.1255（DIN），2014（AA）等。
2係鋁合金一般在熱處理之後產生較明顯的腐蝕敏感性，所以應進行表麵陽極氧化處理和表麵塗漆防止產生斷裂失效。
5××× 係列鋁合金