हाई-स्पीड ट्रेन के डिब्बों को एल्यूमीनियम सामग्री का उपयोग करके वेल्ड किया जाता है। कुछ हाई-स्पीड ट्रेन लाइनें शून्य से 30 से 40 डिग्री सेल्सियस तक कम तापमान वाले ठंडे क्षेत्रों से होकर गुजरती हैं। अंटार्कटिक अनुसंधान जहाजों पर कुछ उपकरण, उपकरण और जीवित आपूर्ति एल्यूमीनियम सामग्री से बने होते हैं और उन्हें शून्य से 60 से 70 डिग्री सेल्सियस कम तापमान का सामना करने की आवश्यकता होती है। आर्कटिक से यूरोप तक यात्रा करने वाले चीनी मालवाहक जहाज एल्यूमीनियम सामग्री से बने कुछ उपकरणों का भी उपयोग करते हैं, और उनमें से कुछ शून्य से 50 से 60 डिग्री सेल्सियस तक कम तापमान के संपर्क में आते हैं। क्या वे इतनी भीषण ठंड में सामान्य रूप से काम कर सकते हैं? कोई समस्या नहीं, एल्यूमीनियम मिश्र धातु और एल्यूमीनियम सामग्री अत्यधिक ठंड या गर्मी से डरती नहीं हैं।

एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु उत्कृष्ट कम तापमान वाली सामग्री हैं। वे सामान्य स्टील या निकल मिश्र धातुओं की तरह कम तापमान वाली भंगुरता प्रदर्शित नहीं करते हैं, जो कम तापमान पर ताकत और लचीलेपन में महत्वपूर्ण कमी दिखाते हैं। हालाँकि, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु अलग-अलग हैं। उनमें निम्न-तापमान की भंगुरता का कोई निशान प्रदर्शित नहीं होता है। जैसे-जैसे तापमान घटता है, उनके सभी यांत्रिक गुणों में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। यह सामग्री की संरचना से स्वतंत्र है, चाहे वह कच्चा एल्यूमीनियम मिश्र धातु हो या गढ़ा एल्यूमीनियम मिश्र धातु, पाउडर धातुकर्म मिश्र धातु, या मिश्रित सामग्री। यह सामग्री की स्थिति से भी स्वतंत्र है, चाहे वह संसाधित अवस्था में हो या गर्मी उपचार के बाद। यह पिंड तैयार करने की प्रक्रिया से असंबंधित है, चाहे यह कास्टिंग और रोलिंग या निरंतर कास्टिंग और रोलिंग द्वारा निर्मित हो। यह इलेक्ट्रोलिसिस, कार्बन थर्मल रिडक्शन और रासायनिक निष्कर्षण सहित एल्यूमीनियम निष्कर्षण प्रक्रिया से भी असंबंधित है। यह शुद्धता के सभी स्तरों पर लागू होता है, 99.50% से 99.79% शुद्धता वाले प्रोसेस एल्यूमीनियम से, 99.80% से 99.949% शुद्धता वाले उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम, 99.950% से 99.9959% शुद्धता वाले सुपर-शुद्धता वाले एल्यूमीनियम, 99.9960% वाले अत्यधिक शुद्धता वाले एल्यूमीनियम। 99.9990% शुद्धता तक, और 99.9990% से अधिक शुद्धता के साथ अति-उच्च शुद्धता एल्यूमीनियम। दिलचस्प बात यह है कि दो अन्य हल्की धातुएँ, मैग्नीशियम और टाइटेनियम भी कम तापमान वाली भंगुरता प्रदर्शित नहीं करते हैं।

हाई-स्पीड ट्रेन कैरिज के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुण और तापमान के साथ उनका संबंध नीचे दी गई तालिका में दिखाया गया है।

हाई-स्पीड ट्रेन कैरिज अल-एमजी श्रृंखला 5005 मिश्र धातु प्लेट, 5052 मिश्र धातु प्लेट, 5083 मिश्र धातु प्लेट और प्रोफाइल जैसी एल्यूमीनियम सामग्री का उपयोग करते हैं; अल-एमजी-सी श्रृंखला 6061 मिश्र धातु प्लेटें और प्रोफाइल, 6एन01 मिश्र धातु प्रोफाइल, 6063 मिश्र धातु प्रोफाइल; अल-जेडएन-एमजी श्रृंखला 7N01 मिश्र धातु प्लेटें और प्रोफाइल, 7003 मिश्र धातु प्रोफाइल। वे मानक अवस्थाओं में आते हैं: O, H14, H18, H112, T4, T5, T6।

तालिका के आंकड़ों से यह स्पष्ट है कि तापमान घटने के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुण बढ़ जाते हैं। इसलिए, एल्यूमीनियम एक उत्कृष्ट कम तापमान वाली संरचनात्मक सामग्री है जो रॉकेट कम तापमान वाले ईंधन (तरल हाइड्रोजन, तरल ऑक्सीजन) टैंक, तरलीकृत प्राकृतिक गैस (एलएनजी) परिवहन जहाजों और तटवर्ती टैंक, कम तापमान वाले रासायनिक उत्पाद कंटेनर, कोल्ड स्टोरेज में उपयोग के लिए उपयुक्त है। , प्रशीतित ट्रक, और भी बहुत कुछ।

पृथ्वी पर चलने वाली हाई-स्पीड ट्रेनों के संरचनात्मक घटकों, जिसमें गाड़ी और लोकोमोटिव घटक शामिल हैं, सभी मौजूदा एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग करके निर्मित किए जा सकते हैं। ठंडे क्षेत्रों में संचालित कैरिज संरचनाओं के लिए नए एल्यूमीनियम मिश्र धातु पर शोध करने की कोई आवश्यकता नहीं है। हालाँकि, यदि 6061 मिश्र धातु से लगभग 10% अधिक प्रदर्शन वाला एक नया 6XXX मिश्र धातु या 7N01 मिश्र धातु से लगभग 8% अधिक समग्र प्रदर्शन वाला 7XXX मिश्र धातु विकसित किया जा सकता है, तो यह एक महत्वपूर्ण उपलब्धि होगी।

इसके बाद, आइए कैरिज एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के विकास के रुझानों पर चर्चा करें।

वक्र मेंरेल वाहन कैरिज के किराये के निर्माण और रखरखाव में, 5052, 5083, 5454, और 6061 जैसी मिश्र धातु प्लेटों का उपयोग किया जाता है, साथ ही 5083, 6061, और 7एन01 जैसी एक्सट्रूडेड प्रोफाइल का भी उपयोग किया जाता है। 5059, 5383, और 6082 जैसी कुछ नई मिश्रधातुएँ भी लगाई जा रही हैं। वे सभी उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी प्रदर्शित करते हैं, वेल्डिंग तार आमतौर पर 5356 या 5556 मिश्र धातु होते हैं। बेशक, घर्षण हलचल वेल्डिंग (एफएसडब्ल्यू) पसंदीदा तरीका है, क्योंकि यह न केवल उच्च वेल्डिंग गुणवत्ता सुनिश्चित करता है बल्कि वेल्डिंग तारों की आवश्यकता को भी समाप्त करता है। जापान की 7N01 मिश्र धातु, इसकी संरचना Mn 0.20 के साथ0.7%, एमजी 1.02.0%, और Zn 4.0~5.0% (सभी % में), का रेल वाहनों के निर्माण में व्यापक उपयोग पाया गया है। जर्मनी ने हाई-स्पीड ट्रांस रैपिड कैरिज के लिए साइडवॉल बनाने के लिए 5005 मिश्र धातु प्लेटों का उपयोग किया और प्रोफाइल के लिए 6061, 6063 और 6005 मिश्र धातु एक्सट्रूज़न को नियोजित किया। संक्षेप में, अब तक, चीन और अन्य देशों ने हाई-स्पीड ट्रेन निर्माण के लिए ज्यादातर इन मिश्र धातुओं का पालन किया है।

200 किमी/घंटा ~ 350 किमी/घंटा पर गाड़ियों के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु

हम गाड़ियों की परिचालन गति के आधार पर कैरिज एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को वर्गीकृत कर सकते हैं। पहली पीढ़ी की मिश्रधातुओं का उपयोग 200 किमी/घंटा से कम गति वाले वाहनों के लिए किया जाता है और पारंपरिक मिश्रधातुएं मुख्य रूप से शहरी रेल वाहन कैरिज, जैसे 6063, 6061 और 5083 मिश्रधातुओं के निर्माण के लिए उपयोग की जाती हैं। 6N01, 5005, 6005A, 7003 और 7005 जैसी दूसरी पीढ़ी के एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग 200 किमी/घंटा से 350 किमी/घंटा तक की गति वाली हाई-स्पीड ट्रेनों के कैरिज के निर्माण के लिए किया जाता है। तीसरी पीढ़ी की मिश्रधातुओं में 6082 और स्कैंडियम युक्त एल्यूमीनियम मिश्रधातुएँ शामिल हैं।

स्कैंडियम युक्त एल्यूमीनियम मिश्र धातु

स्कैंडियम एल्यूमीनियम के लिए सबसे प्रभावी अनाज रिफाइनरों में से एक है और इसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु गुणों को अनुकूलित करने के लिए एक आवश्यक तत्व माना जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में स्कैंडियम सामग्री आमतौर पर 0.5% से कम होती है, और स्कैंडियम युक्त मिश्र धातुओं को सामूहिक रूप से एल्यूमीनियम-स्कैंडियम मिश्र धातु (अल-एससी मिश्र धातु) के रूप में जाना जाता है। अल-एससी मिश्र उच्च शक्ति, अच्छी लचीलापन, उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी और संक्षारण प्रतिरोध जैसे लाभ प्रदान करते हैं। इनका उपयोग जहाजों, एयरोस्पेस वाहनों, रिएक्टरों और रक्षा उपकरणों सहित विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जा रहा है, जिससे वे रेलवे वाहन संरचनाओं के लिए उपयुक्त एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की एक नई पीढ़ी बन गए हैं।

एल्यूमिनियम फोम

हाई-स्पीड ट्रेनों की विशेषता हल्के एक्सल भार, बार-बार त्वरण और मंदी, और अतिभारित संचालन है, जिसके लिए ताकत, कठोरता, सुरक्षा और आराम की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए गाड़ी की संरचना को जितना संभव हो उतना हल्का होना आवश्यक है। स्पष्ट रूप से, अल्ट्रा-लाइट एल्यूमीनियम फोम की उच्च विशिष्ट शक्ति, विशिष्ट मापांक और उच्च भिगोना विशेषताएँ इन आवश्यकताओं के अनुरूप हैं। हाई-स्पीड ट्रेनों में एल्यूमीनियम फोम के अनुप्रयोग के विदेशी शोध और मूल्यांकन से पता चला है कि एल्यूमीनियम फोम से भरे स्टील ट्यूबों में खाली ट्यूबों की तुलना में 35% से 40% अधिक ऊर्जा अवशोषण क्षमता होती है और लचीली ताकत में 40% से 50% की वृद्धि होती है। इससे गाड़ी के खंभे और विभाजन अधिक मजबूत हो जाते हैं और ढहने का खतरा कम हो जाता है। लोकोमोटिव के फ्रंट बफर जोन में ऊर्जा अवशोषण के लिए एल्यूमीनियम फोम का उपयोग प्रभाव अवशोषण क्षमताओं को बढ़ाता है। 10 मिमी मोटी एल्यूमीनियम फोम और पतली एल्यूमीनियम शीट से बने सैंडविच पैनल मूल स्टील प्लेटों की तुलना में 50% हल्के होते हैं, जबकि कठोरता 8 गुना बढ़ जाती है।