天津市特种设备监督检验技术研究院 天津 300192
摘要：铝合金的产量仅次于钢铁，作为一种重要的轻金属材料，铝合金具有质量轻，耐腐蚀，导电，导热，成本低，比强度高等优点，被广泛应用于国民经济发展的各个领域。目前，由于铝及铝合金焊接和加工技术的日益成熟，以铝代替其他材料的倾向尤为明显，并且在国民经济和国防工业中得到越来越多的重视。在今天，铝合金的应用几乎涉及到所有的生产和生活领域。
关键字：铝合金 轨道交通 船舶 航空
1.铝合金在轨道交通中的应用
铝合金可挤压性能良好，可生产复杂中空型材，可显著降低焊接与组装工作量；铝合金焊接结构还有很好的密封性能，易实现大规模自动化生产[1-2]。在城市轨道交通方面，1952年铝合金开始应用于伦敦地铁车辆[3]。在我国，到2020年预计全国城市开通运营的轨道交通线路将达6100km，需要铝合金车辆约25000辆，需用铝型材150kt、铝板材40kt[2]。
在高速铁路车辆制造方面，1969年，日本研制了951型铝合金车体试验车辆[3]，在700系列车车体上开始使用中空挤压型材[4]。2007年7月1日开始运营的N700列车，车体结构采用全铝合金气密结构，轻量化程度进一步大幅提高[5]。德国ICE3型高速列车车体则全部采用大型挤压铝合金型材，有效降低了整车轴重[6]。我国在高速铁路领域取得了举世瞩目的成就。粗略估算，中国国内高速铁路网需要约65556辆铝合金车厢，约需铝材675.227kt[7]。
在铁路货运敞车车体制造领域，美国和俄罗斯早在20世纪80年代已开始使用铝型材制造的车辆运送煤炭、化学物品、矿石等[8]。如表1所示为我国各种轨道机车车辆对铝材的需求量[7]。铝合金材料降低了轨道交通的运营成本，带来了良好的社会效益和经济效益，使得轨道交通在国民经济中发挥越来越重要的作用[9-11]。
表1中国各种轨道机车车辆对铝材的需求(单位：kt)
3.铝合金在航空领域的应用
1903年，世界上第一架飞机的发动机的机体和曲轴箱就采用了铝合金作为加工材料[18]。1912年，德国人雷斯捏尔设计了第一架以铝为机身材料的单翼飞机[19]。铝合金以其轻量化和高性价比广泛应用于航空航天领域[20]。现代航空工业对飞机材料的目标和需求主要特点是：高强度、高韧性、耐腐蚀、耐疲劳、轻量化和制造维护成本低等特点[21-24]。
如表3所示为商用飞机各种材料占比。铝合金材料的占比普遍在70%以上。如何改进铝合金材料的材料特性和加工特性，研究开发新的铝合金加工方法，是对铝合金制造和加工提出的新挑战[19]。
表3商用飞机各种材料占比(单位：%)
4.结论
铝合金除了应用在轨道交通、船舶制造及航空航天领域外，在其他生产制造领域也有广泛应用。铝合金材料应用于汽车的壳体、发动机部件、汽缸体、变速器壳、活塞、曲轴箱等汽车结构，实现了车辆的轻量化，提高汽车的性能[25, 26]。铝合金在建筑结构中可应用于门窗外框、玻璃幕墙支撑、建筑物外包层等，增加了建筑结构的抗腐蚀性能，延长了建筑物的使用寿命[27]。包装工业、压力容器、输送管道等工业领域同样能够见到铝合金材料的身影[28]。随着人们对节约能源、减少排放和轻量化方面认识的进一步增强，铝合金的应用将会更加广泛和普遍。
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论文作者:高鹏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/11
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