Háhraðalestarvagnar eru soðnir með álefnum. Sumar háhraðalestarlínur fara í gegnum köld svæði með hitastig allt að mínus 30 til 40 gráður á Celsíus. Sum tæki, búnaður og vistir á rannsóknarskipum á Suðurskautslandinu eru gerðar úr áli og þurfa að þola hitastig allt niður í mínus 60 til 70 gráður á Celsíus. Kínversk flutningaskip sem ferðast frá norðurslóðum til Evrópu nota einnig einhvern búnað úr áli og sum þeirra verða fyrir hitastigi allt niður í mínus 50 til 60 gráður á Celsíus. Geta þeir starfað eðlilega í svona miklum kulda? Ekkert mál, álblöndur og álefni eru ekki hrædd við mikinn kulda eða hita.

Ál og álblöndur eru framúrskarandi lághitaefni. Þeir sýna ekki stökkleika við lágan hita eins og venjulegt stál eða nikkel málmblöndur, sem sýna verulega lækkun á styrk og sveigjanleika við lágt hitastig. Hins vegar eru ál og álblöndur ólíkar. Þeir sýna engin snefil af stökkleika við lágan hita. Allir vélrænir eiginleikar þeirra aukast verulega eftir því sem hitastigið lækkar. Þetta er óháð samsetningu efnisins, hvort sem það er steypt ál eða unnin ál, duftmálmblöndur eða samsett efni. Það er líka óháð ástandi efnisins, hvort sem það er í vinnslu ástandi eða eftir hitameðferð. Það er ótengt hleifaundirbúningsferlinu, hvort sem það er framleitt með steypu og veltingum eða samfelldri steypu og veltingi. Það er einnig ótengt álútdráttarferlinu, þar með talið rafgreiningu, kolefnishitaskerðingu og efnaútdrátt. Þetta á við um öll hreinleikastig, allt frá vinnsluáli með 99,50% til 99,79% hreinleika, háhreinleikaáli með 99,80% til 99,949% hreinleika, ofurhreint áli með 99,950% til 99,9959% hreinleika, öfgahreinleika 9% ál.99 með miklum hreinleika 9% áli. í 99,9990% hreinleika og ofurhreint ál með yfir 99,9990% hreinleika. Athyglisvert er að tveir aðrir léttmálmar, magnesíum og títan, sýna heldur ekki stökkleika við lágan hita.

Vélrænni eiginleikar algengra álblöndur fyrir háhraðalestvagna og tengsl þeirra við hitastig eru sýndir í töflunni hér að neðan.

Háhraðalestarvagnar nota álefni eins og Al-Mg röð 5005 álplötur, 5052 álplötur, 5083 álplötur og snið; Al-Mg-Si röð 6061 ál plötur og snið, 6N01 ál snið, 6063 ál snið; Al-Zn-Mg röð 7N01 álplötur og snið, 7003 ál snið. Þeir koma í stöðluðu ástandi: O, H14, H18, H112, T4, T5, T6.

Af gögnum í töflunni er ljóst að vélrænir eiginleikar álblöndur aukast eftir því sem hitastigið lækkar. Þess vegna er ál frábært lághita burðarefni sem hentar til notkunar í eldsneytisgeymum fyrir lághita eldflaugar (fljótandi vetni, fljótandi súrefni), flutningaskipum fyrir fljótandi jarðgas (LNG) og tönkum á landi, lághitaefnavöruílátum, frystigeymslum. , frystibílar og fleira.

Byggingarhlutar háhraðalesta sem keyra á jörðinni, þar á meðal vagna- og eimreiðahlutar, geta allir verið framleiddir með því að nota núverandi álblöndur. Það er engin þörf á að rannsaka nýja álblöndu fyrir vagnamannvirki sem starfa á köldum svæðum. Hins vegar, ef hægt væri að þróa nýja 6XXX álfelgur með um það bil 10% meiri frammistöðu en 6061 álfelgur eða 7XXX álfelgur með heildarafköst um það bil 8% hærri en 7N01 álfelgur, væri það verulegur árangur.

Næst skulum við ræða þróunarstrauma flutningsálblöndur.

Í curleiguframleiðsla og viðhald á vögnum járnbrautabifreiða, álplötur eins og 5052, 5083, 5454 og 6061 eru notaðar ásamt útpressuðum sniðum eins og 5083, 6061 og 7N01. Sumar nýrri málmblöndur eins og 5059, 5383 og 6082 eru einnig notaðar. Þeir sýna allir framúrskarandi suðuhæfni, þar sem suðuvírar eru venjulega 5356 eða 5556 málmblöndur. Friction stir welding (FSW) er auðvitað ákjósanlegasta aðferðin, þar sem hún tryggir ekki aðeins mikil suðugæði heldur útilokar einnig þörfina fyrir suðuvíra. Japans 7N01 álfelgur, með samsetningu þess Mn 0,200,7%, Mg 1,02,0%, og Zn 4,0~5,0% (allt í%), hefur fundið útbreidda notkun við framleiðslu á járnbrautartækjum. Þýskaland notaði 5005 álplötur til að framleiða hliðarveggi fyrir háhraða Trans Rapid vagna og notaði 6061, 6063 og 6005 álfelgur fyrir snið. Í stuttu máli, fram að þessu, hafa bæði Kína og önnur lönd að mestu fylgt þessum málmblöndur fyrir háhraðalestaframleiðslu.

Álblöndur fyrir vagna á 200km/klst ~ 350km/klst

Við getum flokkað álblöndur fyrir vagna út frá rekstrarhraða lestanna. Fyrstu kynslóðar málmblöndur eru notaðar fyrir ökutæki með hraða undir 200 km/klst. og eru hefðbundin málmblöndur sem aðallega eru notuð til að framleiða járnbrautarvagna í þéttbýli, eins og 6063, 6061 og 5083 málmblöndur. Önnur kynslóð álblöndur eins og 6N01, 5005, 6005A, 7003 og 7005 eru notuð til að framleiða vagna háhraðalesta með hraða á bilinu 200 km/klst. til 350 km/klst. Þriðja kynslóðar málmblöndur innihalda 6082 og álblöndur sem innihalda skandíum.

Skandíum-innihaldandi álblöndur

Scandium er eitt áhrifaríkasta kornhreinsunartæki fyrir ál og er talið ómissandi þáttur til að hámarka eiginleika álblöndunnar. Skandíuminnihald er venjulega minna en 0,5% í álblöndur og málmblöndur sem innihalda skandíum eru sameiginlega nefndar ál-skandíum málmblöndur (Al-Sc málmblöndur). Al-Sc málmblöndur bjóða upp á kosti eins og mikinn styrk, góða sveigjanleika, framúrskarandi suðuhæfni og tæringarþol. Þeir eru notaðir í ýmsum forritum, þar á meðal skipum, geimfarartækjum, kjarnaofnum og varnarbúnaði, sem gerir þá að nýrri kynslóð álblöndur sem henta fyrir mannvirki járnbrautartækja.

Ál froðu

Háhraðalestir einkennast af léttum ásálagi, tíðri hröðun og hraðaminnkun og ofhleðslu, sem krefjast þess að burðarvirki vagnsins sé eins léttur og mögulegt er en uppfyllir kröfur um styrk, stífleika, öryggi og þægindi. Ljóst er að hár sérstakur styrkur, sérstakur stuðull og hár dempunareiginleikar eru í samræmi við þessar kröfur. Erlendar rannsóknir og mat á beitingu álfroðu í háhraðalestum hafa sýnt að álfroðufylltar stálrör hafa 35% til 40% meiri orkugleypni en tómar rör og 40% til 50% aukningu á beygjustyrk. Þetta gerir vagnstólpa og skilrúm sterkari og minna tilhneigingu til að hrynja. Með því að nota álfroðu til að gleypa orku í fremri biðminni eimarinnar eykur það höggdeyfingu. Samlokuplötur úr 10 mm þykkri álfroðu og þunnum álplötum eru 50% léttari en upprunalegar stálplötur en auka stífleikann um 8 sinnum.