高速鉄道の車両はアルミニウムで溶接されており、一部の高速鉄道路線はマイナス30～40℃の寒冷地帯を通過する。南極の科学調査船に搭載されている計器、機器、日用品の一部はアルミニウム製で、マイナス60～70℃の温度に耐える必要がある。テスト；中国から北極圏を経由してヨーロッパに向かう商船の装備品の一部もアルミニウム製で、その一部は露出しており、周囲温度もマイナス50度や60度である。このような寒冷な環境で正常に作動するのだろうか？問題ありません。アルミニウム合金やアルミニウム素材は、寒さや熱を最も恐れません。

アルミニウムとアルミニウム合金は最高の低温材料である。低温脆性がない。通常の鋼やニッケル合金とは異なり、低温脆性は明らかである。温度が下がると強度特性は増加するが、塑性と靭性は増加する。つまり、低温脆性が明らかなのである。

しかし、アルミニウムとアルミニウム合金はまったく違う。低温脆性は微塵もない。鋳造アルミニウム合金であろうと異形アルミニウム合金であろうと、材料の組成に関係なく、温度が下がるにつれてその機械的特性はすべて著しく増加する。それは粉末冶金合金または複合材料であり、加工されるか熱処理されるかの材料の状態とは関係ありません。インゴットの準備プロセスとは関係なく、インゴットによって圧延されるか、溶融圧延または連続圧延によって連続鋳造されます。79%プロセスの純アルミニウムであろうと、99.949%の高純度アルミニウム、99.9959%超高純度アルミニウム（超高純度）、99.9990%超高純度アルミニウム（極純度）、>99. 9990%超高純度アルミニウムなど。低温脆性はない。興味深いことに、他の2つの軽金属であるマグネシウムとチタンには、アルミニウムと同様に低温脆性がない。一般的に使用されているいくつかの高速鉄道車体用アルミニウム合金押出形材の機械的性質と温度との関係を下表に示します。

高速鉄道車両のアルミ材料は、Al-Mg系5005合金板、5052合金板、5083合金板とプロファイル、Al-Mg-Si系6061合金板とプロファイル、6N01合金プロファイル、6063合金プロファイル、Al-Zn-Mg系7N01合金板とプロファイル、7003合金プロファイルが含まれます。標準状態はO、H14、H18、H112、T4、T5、T6です。

どのようなアルミニウム合金であっても、その機械的特性は温度の低下とともに増加するため、アルミニウムは一種の精巧な低温構造材料であり、ロケットの低温燃料（液体水素、液体酸素）貯蔵タンク、液化天然ガス（LNG）輸送船や陸上貯蔵タンク、低温化学製品用コンテナ、低温貯蔵、冷凍トラックなどに使用することができる。

地球を走る高速鉄道の客車や前部の構造部品は、現在の対応するアルミニウム合金で作ることができる。アルミニウム合金で作ることができるすべての部品は、現在の対応するアルミニウム合金で作ることができ、高冷地で動作するアルミニウム合金の一種とその車体構造を研究するための別の方法を見つける必要はありません。もちろん、6061合金の特性よりも約10％高い諸特性を持つ6XXX合金や、7N01合金の特性よりも約8％高い諸特性を持つ7XXX合金を開発することができれば、もちろんそれは大きな信用となります。

実際、中国黒竜江省、その後、内モンゴル自治区、新疆ウイグル自治区、チベット自治区、青海省を走る高速鉄道は、アルミニウム合金構造物にとって「高冷地」とは言えず、合金部品に特別な処理を施す必要もなく、材料の製造工程パラメーターに特別な調整を加える必要もない。

他の寒冷地で運行される高速鉄道またはそれ以降の高速鉄道車両用に生産されるアルミニウム材料の性能が、中国のGB、欧州のEN、日本のJIS、米国のASTMなどの規格の要件を満たしている限り、それは適格な製品であり、特別な措置は必要ありません。そのため、コストを増加させることはありません。

客車用アルミニウム合金の開発動向

鉄道車体の製造・保守に使用される板合金は5052、5083、5454、6061など、押出形材は5083、6061、7N01などである。また、5059、5383、6082などの新 合金も使用されている。も適用されている。いずれも溶接性は良好である。溶接ワイヤーは5356または5556合金です。もちろん、摩擦攪拌接合（FSW）を使用するのが最善で、これは溶接品質が高いだけでなく、溶接ワイヤを必要としない。その後、日本が開発した7N01合金（Mn0.20～0.7、Mg1.0～2.0、Zn4.0～5.0、単位％）は鉄道車両の製造に広く使用され、ドイツは5005合金板を高速鉄道の製造に使用した。壁パネルを作り、使用されたプロファイルを6061、6063、6005合金で押し出す。つまり、これらの合金は基本的に現在でも中国やその他の国で製造された高速鉄道車両に使用されています。200km/h~350km/h 車体アルミ合金

列車の運行速度によって、車体のアルミニウム合金を次のように分けることができる：速度200km/h未満の車両に使用される第一世代の合金。これらは従来の合金で、主に都市鉄道車両の車体製造に使用され、6063、6061、5083などがある。第二世代のアルミニウム合金は6N01、5005、6005A、7003、7005などで、時速200kmから350kmの高速鉄道車両の製造に使用される。第三世代の合金は6082で、スカンジウムを含むアルミニウム合金などである。

6N01合金と7N01合金（これらは日本の合金であり、NはNipponの略である）に加えて、7003合金もある。そのMg含有量は7N01合金より低い。低MgのAl-Zn-Mg合金です。はんだ付け性、強度は7N01合金と同等で、押出し性は高い。東北新幹線、上越新幹線、札幌市営地下鉄では、肉厚3mmの幅広形鋼を製造するために、7003合金と7N01合金を多く使用している。

6005A合金（Si0.50～0.9、Mg0.40～0.7、Mn、Cr0.12～0.50％）はフランスで登録されている。US6005合金と比較すると、MgとSiの含有量は同等であるが、CrのMnを0.12%~0.50%増加させることで、6063合金と同等の押出成形性を有するだけでなく、強度特性も向上している。6N01合金も同様である。日本の山陽電鉄3050の車体のサイドパネル（幅507mm、肉厚2.5mm）、幅558mmのフロア、側板フックやひさし梁の製造に使用される大型で幅の広い中空形材は、すべて6N01合金の押出材が使用されている。350ktm/h~450km/h列車車体アルミ合金、これは車体に使用される新世代のアルミ合金で、列車の速度は450m/hに達し、車両はより大きな外力に耐える必要があり、振動がより激しいので、新世代の軽量高速アルミ合金を開発する必要があります。

スカンジウムを含むアルミニウム合金。スカンジウムは、アルミニウムおよびアルミニウム合金の最も効果的な結晶粒微細化剤であり、アルミニウム合金の特性を最適化するのに有効な元素のひとつでもある。スカンジウムの含有量は0.5%未満である。含有量に関係なく、スカンジウムを含む合金を総称してアルミニウム-スカンジウム合金と呼ぶ。Al-Sc合金は、高強度、良好な塑性変形性、優れた溶接性、強い耐食性などの利点を有する。船舶、航空宇宙車両、原子炉、国防・軍事機器などの分野で使用される新世代のアルミニウム合金のひとつである。鉄道車両構造の製造に使用される。

しかし、現在のアルミニウム合金にスカンジウムを添加することで、構造や性能をどのように改善できるかは、まだ体系的に研究されていない。スカンジウムは希土類元素である。中国は世界最大のスカンジウム生産国であり、Al-Sc合金研究の最前線に位置する。全体的に見れば、Al-Sc合金の研究と応用のリーダーであるロシアには及ばない。北東軽合金有限公司Ltd.東北軽合金有限公司、中南大学、航空宇宙材料技術研究所がAl-Sc合金の研究開発に力を入れている。彼らが研究した「大型5B70アルミニウム-マグネシウム-スカンジウム合金薄板」は2017年中国非鉄金属工業科学技術一等賞を受賞し、「航空宇宙用溶接可能な高強度Al-Zn-Mg-Sc合金」は二等賞を受賞した。

6082合金は6N01合金の普及に続いて、1972年に形成された合金で、鉄道設備製造部門の注目を集めている。この合金の強度は7N01合金と6N01合金の中間である。6082-T5角管（溶射オンライン焼入れ）の引張強度Rmは、アンダーフレームビームの対応要件を満たしている。基本的な実験は、この合金が対応する分野に適用できることを示している。しかし、鉄道設備部門で広く普及させるには、まだ多くの作業を行う必要がある。30年前は馬鹿にできなかったとされるアルミ製車両の組立節点の疲労強度については、車両重量の変化や構造の軽量化により、現在の新型高速車両には適さなくなってきているが、これは高冷地での温度とは関係ない。決して低温ではない。同時に、温度が低ければ低いほど、アルミニウムの組織は強くなる。

発泡アルミ：高速鉄道は、軸重が軽く、加減速が頻繁で、過負荷運転が多いという特徴がある。車体構造は、強度、剛性、安全性、快適性を満たすことを前提に、可能な限り軽量であることが要求される。超軽量アルミフォームの高比強度、高比弾性率、高減衰性などの特性は、これらの要求に非常に合致していることは明らかである。諸外国では、発泡アルミニウムの高速鉄道への応用について詳細な研究と評価が行われている。その結果、発泡アルミを充填した鋼管のエネルギー吸収能力は空の鋼管より35％～40％高く、曲げ強度は40％～50％向上することが判明した。客車の柱や仕切りをより強固で倒れにくいものにする。機関車のヘッドバッファに発泡アルミを充填することで、衝撃エネルギーの吸収能力を向上させることができる。厚さ10mmの発泡アルミと薄いアルミ板でできたサンドイッチパネルは、元の鋼板よりも50％軽量化されている。剛性は8倍になった。

現在、中国高速鉄道の関連部門は、発泡アルミニウム・サンドイッチ・パネルを高速鉄道コンパートメントの床とドアに使用する実現可能性を研究している。次世代の高速鉄道が直面する一連の重大な科学技術問題の解決を急ぐため、鉄道部門と中国科学院は共同で先進鉄道輸送力学研究センターを設立し、高速鉄道の材料と構造信頼性、騒音低減理論と技術などの研究を進めている。その内容のかなりの部分は、超軽量発泡アルミニウムに関するものである。

高速鉄道の連続的な高速化に伴い、騒音が乗客の快適性や周辺環境に与える影響は、高速鉄道の開発における重要な制約の1つとなっている。車内の騒音に比べ、車外の騒音は環境に与える影響がより深刻であり、高速列車がトンネルを通過する際や、2本の高速レールがトンネル内で交差する際に発生する残響音やそれに伴う振動は、かなり強い破壊力を持っており、効果的な制御を行わなければ、高速鉄道の発展にとって大きな障害となる可能性がある。高速鉄道の騒音公害を軽減するためには、人口密集地やトンネル内を通過する鉄道の両側にバリアを設置する必要がある。超軽量オープンセルアルミフォームの主な機能のひとつは吸音であり、この性能はセルの種類や音響構造を変えることで調整できる。また、発泡アルミは防錆性、耐候性、加工性にも優れているため、屋外遮音壁の吸音材としても適しています。