【扩大铝应用（109）】铝与高铁强国的发展

高铁运营里程已达4.2万公里 稳居世界第一

2022年年底，银兰高铁实现全线贯通运营，从银川到兰州最快2小时56分钟可到达。银兰高铁是中国“八纵八横”高铁网北京-兰州通道的重要组成部分。它的全线贯通运营，进一步完善了甘肃、宁夏等中国西部地区路网结构，极大地便利了沿线各族人民群众出行，对促进区域协调发展，全面推进乡村振兴，具有十分重要的意义。

从中国国家铁路集团有限公司获悉，截至2022年年底，全国铁路运营里程达到15.5万公里,其中高铁4.2万公里。近l0年来,中国铁路规模和质量大幅提升，有力地支撑了国家重大战略，“四纵四横”高速铁路主骨架全面建成，“八纵八横”高速铁路主通道和普速干线铁路加快建设，川藏铁路全线开工，重点区域城际铁路主通道快速推进，老少边及脱贫地区铁路建设加力提速、建成世界最大的高速铁路网，基本形成布局合理、覆盖广泛、层次分明、配置高效的铁路网络。

目前，中国铁路客运周转量、货物发送量、货运周转量以及运输密度均居世界首位。“复兴号”高铁奔驰在中国广袤的大地上，实现了对31个省区市的全覆盖，约超过70%的旅客选择乘动车组出行。客运服务市场化、便利化、信息化加速推进，基本实现电子客票全覆盖，世界规模最大的铁路互联网售票系统服务超过7.2亿个注册用户，一票难求现象得到根本性改变。

中国高铁走出国门惠及世界

2022年11月16日,随着一声清脆鸣笛,一列高速铁路综合检测车亮起车头大灯，缓缓地驶出印度尼西亚雅万高铁德卡鲁尔车站并逐渐加速前行。这列综合检测车对雅万高铁德卡鲁尔车站至4号梁场间线路进行全面检测，获取的各项指标参数表现良好。这标志着中国和印尼合作建设的雅万高铁首次试验运行取得了圆满成功。

雅万高铁首次试验运行取得圆满成功，让中印尼铁路建设者欣喜不已。作为中印尼发展战略对接和共建“一带一路”的旗舰项目，雅万高铁是中国高铁全系统、全要素、全产业链走出国门的“第一单”。从技术引进到自主创新，中国高铁建立起了一套自主知识产权的世界一流技术体系。

中国高速磁浮交通系统领跑世界

2022年，中国具有完全自主知识产权的速度600公里/小时的高速磁浮交通系统亮相德国柏林轨道交通技术展览会。该系统于2021年在青岛下线，是世界首套设计速度这么快的磁浮交通系统。曾在2002年末，中国从德国引进的一条低速磁浮线路在上海通车，连接上海市区和浦东国际机场，这是世界上首条投入商业运营的示范线。2021年7月20日，由中国研制、具有完全自主知识产权的速度600km/h的高速磁浮交通系统在青岛成功下线。2022年9月，中国在高速公路上首次成功测试了磁浮汽车，悬浮质量2.8吨，悬浮间隙35毫米。

中国高速磁浮交通系统（常导磁浮交通、低温超导磁浮交通、高温超导磁浮交通、永磁磁浮交通等）领跑世界。相比传统轮轨交通系统，中国高速磁浮交通系统速度500～600km/h，刚好填补高速动车组与航空器之间的速度空白，代表了高速轨道交通系统之间的速度空白。在智能技术应用领域，中国高速磁浮交通系统是人工智能、大数据等的“集大成者”。

在节能减排绿色科技方面，中国高速磁浮交通系统的优势尤为显著。磁浮列车和轨道之间没有机械接触，无需通过机械传动结构进行力的传递和能量传导；长距离运行时，磁浮交通每公里能耗远低于汽车、飞机，节能减排效果显著。统计数据显示，磁浮列车运行速度为350～400公里/小时，其能耗仅为高速动车的70%、公共汽车的1/5、飞机的1/6；磁浮交通的机械噪声和环境振动小，电磁铁和轨道几乎没有机械上的磨损、车辆和线路的养护和维修成本低，磁浮列车打滑、脱轨风险低，爬坡和转弯能力远高于其他地面交通方式，因此，线路适应性极强，规划线路时可以灵活适应地形、节约土地。

铝合金在高速列车上的应用

从1961年开始，在日本开始用铝合金取代钢制造轨道车辆车身等，用的主要是5083合金、6061合金板材和挤压型材，用的制造工艺为焊接与铆接。6061及5083合金可认为是第一代高铁合金；上世纪70年代开始，除用5083合金外，开始采用7N01合金，可认为7N01合金是第二代高铁铝合金，此外，5052、5086、5454等板材也有应用，7005合金挤压材也得到应用，还出现了一些较新的合金如5059、5383和6082合金，以及作为熔焊焊丝用的5556合金；上世纪80年代，6N01和7N01合金得到了广泛应用，这是两个由日本开发的新合金，N代表Nippon（日本）；上世纪90年代以来盛行的合金是7N01，用于生产挤压材，7003及5083合金仍有较多的应用，并用6N01中空型材制造双层结构车身（double skin body structure）。日本用7000系板材制造的高铁车辆外壳和内部结构件。

日本东京地区（Tokyo Metro）05系列高铁车辆所用铝材几乎全是用A6N01S合金薄板（s）制造，共有14个结构件，只有第9个结构件－枕板横梁（boister reinforcement）是用5083P（P厚板）制造，其他13个都是A6N01S合金薄板制造。这些结构的名称：1－顶板（roof board）、2－地板（floor board）、3－地板横梁（boister beam）、4－侧梁（side beam）、5－横梁（cross beam）、6-中间梁（center beam）、7－端梁（end beam）、8－外侧端厚板（end outsie plate）、9－垫板加强件（boister reinforcement）、10－护板（wainscot panel）、11－门柱（door post）、12－角柱（corner post）、13－侧柱（side post）、14－车顶纵梁（cantrail）。

此外，高铁的轴箱是用7050D合金制造，齿轮箱为AC4CH合金铸件。

合金成分与性能

对于一些常用合金如5052、5086、5454、5059、5383、6082、7003等传统合金的成分与性能在此不再表述，仅对几个较新并得到广泛应用的6082、6N01、7N01合金的成分和性能作一简单的介绍，单个成分表示杂质max含量（见表1、表2、表3）。

6N01合金有良好的抗蚀性，在使用中不会产生应力腐蚀开裂和剥落腐蚀。7N01合金熔焊后应对热影响部位进行时效处理，以提高抗蚀性，板厚方向有应力腐蚀开裂。7N01-T4合金对饱和甘汞电极的自然电位（SCE）为-940mV，T6材料在3.5%NaCl溶液中的电位为–951.5mV；T6合金对饱和甘汞电极的自然电位为-919.6mV，在3.5%NaCl溶液中对SCE的电位为814.6mV。

6N01合金有良好的熔焊性能，中等强度，良好的轧制性能。由于强度低，切削性能不佳，表面处理性能良好，可挤压性能优秀，是挤压高铁复杂截面型材的上乘合金，挤压材在陆、海运输装备制造中应用广泛。7N01的退火温度约415℃，固溶处理温度约450℃，T4处理在室温1个月以上，T5处理约120℃×约24h，T6处理约120℃×约24h。7N01合金的可焊性良好，成形性能欠佳，可切削性能尚可，表面处理性能良好，制造陆路交通装备的优秀材料，其他性能与7005合金的相当。

另外，高铁车辆结构件的连接最好采用摩擦搅拌焊（FSW,Friction stir welding）或激光焊，大部分部件是摩擦搅拌焊，激光焊的还不多。这些焊接工艺在中国都已得到广泛应用。在摩擦搅拌焊时，两个平面一定要对得平平的，间隙以1毫米为准，铝工件的FSW焊温度约660℃，钢件的约1500℃，这时可保证FSW工具的磨损和所需的旋转力都不大。

当前，中国已发展成为高铁强国，这也将给中国铝工业高铁用铝市场带来繁荣。中国高铁正在快速走向国际市场，中国的高铁用铝工业也必将与中国高铁“同速”走向世界。