鎂合金在鐵道車輛上的實踐范文

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1鋁合金材料與鎂合金材料的力學性能對比

與鋁合金材料一樣，鎂合金材料也分為鑄造鎂合金材料與變形鎂合金材料2大類。當前，能夠替代鑄造鋁合金材料的鑄造鎂合金材料主要有AE44、AZ91、AZ91D與AZ91RE等，鑄造鋁合金材料與鑄造鎂合金材料力學性能對比見表1?？梢蕴娲冃武X合金材料的鎂合金材料主要包括AZ31、AZ31RE和AZ31B等，變形鋁合金材料與變形鎂合金材料力學性能對比見表2。從表1和表2可以看出，鑄造鎂合金材料與變形鎂合金材料在主要的力學性能指標上與相應的鋁合金材料十分相似，完全可以替代鋁合金材料；但二者之間還有一些差別，具體表現如下：1）由于鎂合金材料具有特殊的晶體結構，因此其各向異性與鋁合金材料相比有著明顯的強烈性，這與鎂合金材料的制造工藝有著很大的關系；2）鎂合金材料具有較為活潑的化學性質，如果不經過處理，普通的鎂合金材料極易產生腐蝕和氧化燃燒，因此在防腐與阻燃方面需要經過特殊的處理；3）鎂合金材料與鋁合金材料相比，前者在沖擊韌性方面略顯不足，大約低8．2％～10．3％；4）鎂合金材料的耐熱性較差，因此普通鎂合金材料的工作溫度應＜160℃。

2鎂合金材料在鐵路車輛上的應用狀況

我國雖然鎂資源儲量與鎂產量均居世界第一位，但鎂合金的深加工產業卻十分落后，在鎂產品應用方面與發達國家相比有著明顯地差距，這種情況在軌道領域表現得十分突出。目前，我國主要利用鎂合金生產各種管材與壓鑄件，尚無法生產可以應用于鐵道車輛上的型材與板材。要用一種新型工程材料來替代原有成熟的工程材料，并不需要二者之間有著相同的物理性能，用新材料制作出的零部件與原有零部件相比的使用性能基本相近即可。由于目前我國對于鎂合金材料性能的掌握嚴重不足，因此很多零部件的使用性能無法達到原有的水平，現階段在鐵道車輛的重要承載構件方面鎂合金材料還不能替代鋁合金材料，只能在某些承載要求不高的零部件方面進行替代，如衣帽鉤、車窗防護欄、空調通風口（如圖1所示）等。以往，我國曾嘗試設計使用鎂合金蜂窩加層板、鎂合金面板（如圖2所示）與鎂合金臥鋪框架（如圖3所示），并積極嘗試使用鎂合金材料制作車下裙板和座椅支架等，但都沒有達到預期的目標，無法進行推廣應用。

3鎂合金材料應用于鐵道車輛存在的問題

鎂合金材料應用于鐵道車輛主要受到以下幾個方面的影響與制約：1）寬幅鎂合金或大斷面鎂合金型材的擠壓工藝尚不成熟，只能擠壓出尺寸較小的型材，無法滿足車下裙板等材料的使用要求；2）鎂合金材料具有燃點較低的特性，因此如何進行防火阻燃制約了車體外部零部件的制造，也制約了零部件之間的組裝焊接；3）鎂合金材料的覆塑工藝技術、表面噴漆技術與耐腐蝕技術尚不成熟，無法滿足當前車輛的噴涂要求與防腐要求；4）難以進行鎂合金材料的高純度冶煉，無法軋制出厚度＜2mm的薄板，也無法軋制出符合要求的蜂窩芯鎂箔與全鎂合金的蜂窩夾層板；5）難以進行當前鎂合金材料擠壓型材的二次加工，例如煨彎和折角等，因此難以適用于車窗窗框與其他框架零部件；6）鎂合金材料的焊接性能較差，國內的焊接工藝又十分落后，難以進行組裝焊接。

4鎂合金材料在鐵道車輛上的應用范圍

從當前鎂合金發展水平來看，在承載構件方面，尚無法使用鎂合金材料替代鋁合金材料與鋼材料，需要對鎂合金材料進行持續的試驗。當前鎂合金材料可以制造承載要求較低的零部件，主要包括以下幾個方面：1）使用鎂合金擠壓型材來替代工程塑料，進行安裝梁、地板支座與車內墻板的制造；2）使用鎂合金擠壓型材替代鋁合金材料，進行座椅安裝座、單元式的車窗窗框、車體裙板與貫通式的電熱器罩的制造；3）使用鎂合金壓鑄型材替代鋁合金材料，進行車窗的防護欄、臥鋪框架、座椅支架、行李架與其他箱體的制造；4）使用鎂合金蜂窩加層板型材替代鋁合金材料，進行車內平頂板、裙板與間壁的制造。只有經過一段時間的應用探索和實際考核運用，掌握了鎂合金材料的性能以后，并加大對鎂合金產品的壓鑄、涂裝、擠壓、軋制與涂裝等工藝技術的突破，才能實現將鎂合金材料應用于鐵道車輛承載部件的制造。

5結語

要用任何一種新型材料取代原有材料，都應解決二者之間不同所帶來的問題，鎂合金材料也不例外；因此，只要解決鎂合金材料存在的問題并找到解決方法，就可以獲得對其的推廣應用。從目前鎂合金材料的發展狀況來看，想要鎂合金在鐵道車輛上得到廣泛應用，還需要一段時間。只有制造出合理的工藝結構，達到預定的車輛剛度與強度，才能實現鎂合金材料的發展與應用。

作者：王秋鵬單位：西安鐵路職業技術學院