镁合金在铁道车辆上的实践范文

1铝合金材料与镁合金材料的力学性能对比

与铝合金材料一样，镁合金材料也分为铸造镁合金材料与变形镁合金材料2大类。当前，能够替代铸造铝合金材料的铸造镁合金材料主要有AE44、AZ91、AZ91D与AZ91RE等，铸造铝合金材料与铸造镁合金材料力学性能对比见表1。可以替代变形铝合金材料的镁合金材料主要包括AZ31、AZ31RE和AZ31B等，变形铝合金材料与变形镁合金材料力学性能对比见表2。从表1和表2可以看出，铸造镁合金材料与变形镁合金材料在主要的力学性能指标上与相应的铝合金材料十分相似，完全可以替代铝合金材料；但二者之间还有一些差别，具体表现如下：1）由于镁合金材料具有特殊的晶体结构，因此其各向异性与铝合金材料相比有着明显的强烈性，这与镁合金材料的制造工艺有着很大的关系；2）镁合金材料具有较为活泼的化学性质，如果不经过处理，普通的镁合金材料极易产生腐蚀和氧化燃烧，因此在防腐与阻燃方面需要经过特殊的处理；3）镁合金材料与铝合金材料相比，前者在冲击韧性方面略显不足，大约低8．2％～10．3％；4）镁合金材料的耐热性较差，因此普通镁合金材料的工作温度应＜160℃。

2镁合金材料在铁路车辆上的应用状况

我国虽然镁资源储量与镁产量均居世界第一位，但镁合金的深加工产业却十分落后，在镁产品应用方面与发达国家相比有着明显地差距，这种情况在轨道领域表现得十分突出。目前，我国主要利用镁合金生产各种管材与压铸件，尚无法生产可以应用于铁道车辆上的型材与板材。要用一种新型工程材料来替代原有成熟的工程材料，并不需要二者之间有着相同的物理性能，用新材料制作出的零部件与原有零部件相比的使用性能基本相近即可。由于目前我国对于镁合金材料性能的掌握严重不足，因此很多零部件的使用性能无法达到原有的水平，现阶段在铁道车辆的重要承载构件方面镁合金材料还不能替代铝合金材料，只能在某些承载要求不高的零部件方面进行替代，如衣帽钩、车窗防护栏、空调通风口（如图1所示）等。以往，我国曾尝试设计使用镁合金蜂窝加层板、镁合金面板（如图2所示）与镁合金卧铺框架（如图3所示），并积极尝试使用镁合金材料制作车下裙板和座椅支架等，但都没有达到预期的目标，无法进行推广应用。

3镁合金材料应用于铁道车辆存在的问题

镁合金材料应用于铁道车辆主要受到以下几个方面的影响与制约：1）宽幅镁合金或大断面镁合金型材的挤压工艺尚不成熟，只能挤压出尺寸较小的型材，无法满足车下裙板等材料的使用要求；2）镁合金材料具有燃点较低的特性，因此如何进行防火阻燃制约了车体外部零部件的制造，也制约了零部件之间的组装焊接；3）镁合金材料的覆塑工艺技术、表面喷漆技术与耐腐蚀技术尚不成熟，无法满足当前车辆的喷涂要求与防腐要求；4）难以进行镁合金材料的高纯度冶炼，无法轧制出厚度＜2mm的薄板，也无法轧制出符合要求的蜂窝芯镁箔与全镁合金的蜂窝夹层板；5）难以进行当前镁合金材料挤压型材的二次加工，例如煨弯和折角等，因此难以适用于车窗窗框与其他框架零部件；6）镁合金材料的焊接性能较差，国内的焊接工艺又十分落后，难以进行组装焊接。

4镁合金材料在铁道车辆上的应用范围

从当前镁合金发展水平来看，在承载构件方面，尚无法使用镁合金材料替代铝合金材料与钢材料，需要对镁合金材料进行持续的试验。当前镁合金材料可以制造承载要求较低的零部件，主要包括以下几个方面：1）使用镁合金挤压型材来替代工程塑料，进行安装梁、地板支座与车内墙板的制造；2）使用镁合金挤压型材替代铝合金材料，进行座椅安装座、单元式的车窗窗框、车体裙板与贯通式的电热器罩的制造；3）使用镁合金压铸型材替代铝合金材料，进行车窗的防护栏、卧铺框架、座椅支架、行李架与其他箱体的制造；4）使用镁合金蜂窝加层板型材替代铝合金材料，进行车内平顶板、裙板与间壁的制造。只有经过一段时间的应用探索和实际考核运用，掌握了镁合金材料的性能以后，并加大对镁合金产品的压铸、涂装、挤压、轧制与涂装等工艺技术的突破，才能实现将镁合金材料应用于铁道车辆承载部件的制造。

5结语

要用任何一种新型材料取代原有材料，都应解决二者之间不同所带来的问题，镁合金材料也不例外；因此，只要解决镁合金材料存在的问题并找到解决方法，就可以获得对其的推广应用。从目前镁合金材料的发展状况来看，想要镁合金在铁道车辆上得到广泛应用，还需要一段时间。只有制造出合理的工艺结构，达到预定的车辆刚度与强度，才能实现镁合金材料的发展与应用。

作者：王秋鹏单位：西安铁路职业技术学院