镁合金材料在铁道车辆上的应用范文

摘要：镁合金具有重量轻、比强度和比刚度高，阻尼、吸震、减噪性能、导热、电磁屏蔽性能及切削加工性能良好等一系列的优点，基于此，它是最有可能成为继铝合金之后会被广泛用于铁道车辆的一种轻合金材料。本文结合了镁合金材料的一系列优缺点，对其在铁道车辆上的应用现状及目前所存在的主要问题进行了探究。

关键词：镁合金；铁道车辆；探究

采用更高强度和更低质量的新型材料是车辆上为了适应铁路大提速所采取的措施，到目前为止，铁道车辆各零部件上大多数仍然采用的是铝合金材料，鉴于此种情况，能否探究到比铝合金更轻的轻合金材料去代替它便显得相当重要。就目前镁合金的发展趋势来看，它最有可能成为继铝合金之后会被广泛用于铁道车辆的一种轻合金材料。

1镁合金材料的优点

（1）重量轻、比强度和比刚度都相对较高。镁合金的密度为1.8g/cm3，仅是铝合金的2/3，是近些年来在实际应用中质量最轻的一种金属材料，即便如此，它的比强度、比刚度却远大于钢材和铝合金[1]。（2）阻尼、吸震、减噪性能良好。与目前广泛用于铁道车辆零部件上的铝合金材料相比，镁合金材料不但质量轻，而且它的吸震和减噪性能也相当优异。（3）导热性能、电磁屏蔽性能良好。对于压铸件壁厚而言，镁合金材质较铝合金材质可以做的薄一点，而壁厚越薄，散热效果越好，所以镁合金件的散热效果要比铝合金件快得多。另外，镁合金材料屏蔽电磁干扰的能力也非常好，特别适合用于制作对电磁干扰标准要求严格的一些车辆零部件。（4）良好的切削加工性能。镁合金材料的切削速度要比其他金属都高一些，而且在使用过程中不需要磨削、抛光处理等工序便可得到非常精细的加工表面。（5）资源非常丰富。镁是地球上储量最丰富的元素之一，在地壳表层金属矿中的含量大约为2.35%，其储量仅次于Al和Fe。除此之外，镁在盐湖及海洋中也有大量储量。

2镁合金的缺点

虽然镁合金具有上述诸多优点，但其缺点也有很多，故而在很大程度上限制了其进一步应用，其缺点主要表现在以下两个方面：（1）易燃性：镁和氧的亲和力非常高，从而导致镁非常容易与空气中的氧发生化学而生成氧化镁，而氧化镁的导热性能非常差，从而更进一步加剧了氧化反应的进行。（2）耐腐蚀性能差：镁合金化学性质非常活泼，在与其他金属接触时非常容易充当阳极而与其发生电化学反应，从而被腐蚀。

3镁合金材料在铁道车辆上的应用现状

由于金属加工制造技术水平的不断提升，镁合金作为重要的工程材料是轨道车辆制造技术将来发展的必然趋势，与铝合金材料相比较，镁合金资源丰富的这种优势更有利于推动它的发展与利用，而且已经在高速列车应用过程中取得了良好的收益[2]。截至目前，已经报道了很多关于镁合金在国外轨道客车上应用的相关案例。例如，法国TGVDuplex双层高速列车座椅上已经应用采用了镁合金件，除此之外，韩国KTX特快列车在座椅基座上也使用了镁合金材料制造，而采用镁合金材料比之前采用铝合金和玻璃钢使得每个座椅减重大约5kg[3]。由于目前我国对于镁合金材料性能的掌握严重不足，很多零部件的使用性能无法充分被利用，因此，现阶段铁道车辆许多重要承载构件仍然无法用镁合金材料替代铝合金材料，鉴于此，只能在某些承载要求不太高的零部件方面进行替代。（1）25G型行李车镁合金空调通风格栅。该镁合金空调通风格栅被用于25G型行李车中，它的主要功能是保证空调系统的回风需要。此空调通风格栅主要由外框和隔格等零部件组成，且它的外框和格栅均采用镁合金挤压型材制造[4]。（2）镁合金卧铺框架。据统计，我国旅客列车软卧车的卧铺框架（镁合金产品）已经完全达到了装车试验和应用水平。该镁合金卧铺框架主要由卧铺边框、底板、扶手和支座等零部件组成，它的主要功能是支撑软卧垫，并承受卧铺以上相应的载荷。同时，该软卧卧铺框架的边框、底板、扶手等零部件也均采用了镁合金制品[5]。

4镁合金材料在铁道车辆应用上存在的问题

（1）由于镁合金的晶体结构为密排六方，因此，如果经轧制或者定向挤压等加工处理后，极易形成基面织构，从而导致镁合金的力学性能在各个方向上都不一致。（2）镁合金化学性质非常活泼，在空气中特别容易被氧化和腐蚀。

（3）常规的焊接方法不适用于镁合金制品焊接。

（4）目前，我国在镁合金的宽幅挤压工艺方面的技术还不太成熟，想要用它来制造大断面挤压型材还需要做进一步探究和试验。（5）镁合金的强度在高温和室温环境下的差别较大，大多数镁合金制品的应用环境温度一般不超过150℃。

（6）到目前为止，我国的镁合金材料加工及其制件的生产规模较小，没有实现产业化，生产没有延续性，且生产成本相较其他同类产品略微偏高。

5结束语

尽管镁合金有以上许多其他材料所不具备的优势,但是，镁在所有结构金属中电位最低，这就导致其化学活性非常之高，再加之镁合金内部存在多相结构，从而使得镁合金制品很容易被氧化或腐蚀。同时，从目前镁合金材料的发展状况来看，想要将镁合金制品广泛应用在铁道车辆零部件上，无论是加工工艺、焊接方法还是制造成本控制都还有很长的路要走。

参考文献：

[1]丁文江,吴玉娟,彭立明等.高性能镁合金研究及应用的新进展[J].中国材料进展,2004,29(08):37-44.

[2]朱亚利.超疏水镁合金表面的构建及耐腐蚀性能研究[D].兰州交通大学,2016.

[3]李岩,郭建强,孙召进,林君山.镁合金在轨道客车上的应用及展望[J].现代商贸工业,2012(01):276-277.

[4]李瑞淳.镁合金在现代铁道车辆上的应用探讨[J].铁道车辆,2010,48(09):18-21.

[5]李瑞淳.镁合金在高速列车上的应用与开发[J].铁道机车车辆,2011,31(06):59-62.

作者：朱亚利 单位：西安铁路职业技术学院