高铁车厢是用铝焊接的，有的高铁线路要经过零下三四十摄氏度的寒冷地带；南极科考船上的一些仪器设备和日用品都是铝制的，需要耐零下六七十摄氏度的低温。试问，从中国经北极到欧洲的商船上的一些设备也是铝制的，部分设备裸露在外，环境温度也是零下五六十摄氏度，在如此寒冷的环境下，它们能正常运行吗？没问题，铝合金和铝材料是最不怕冷和热的。

铝和铝合金是最好的低温材料。它们没有低温脆性。与普通钢和镍合金不同，它们具有明显的低温脆性。虽然它们的强度性能会随着温度的降低而增加，但它们的塑性和韧性却会增加。随着温度的降低，其塑性和韧性会降低，即存在明显的低温脆性。

然而，铝和铝合金却截然不同。它们没有任何低温脆性。不管是铸造铝合金还是变形铝合金，不管材料的成分如何，它们的所有机械性能都会随着温度的降低而明显增加。是粉末冶金合金还是复合材料；与材料的状态无关，是加工还是热处理；与铝锭的制备工艺无关，是熔铸轧制还是熔铸连续轧制；与铝的提取工艺无关，电解、碳热还原、化学提取，都没有低温脆性；与纯度无关，无论是 99.79% 的工艺纯铝，还是 99.949% 高纯铝、99.9959% 超纯铝（Super Purity）、99.9990% 超纯铝（极纯）、>99.没有低温脆性。有趣的是，其他两种轻金属--镁和钛，与铝一样，也没有低温脆性。几种常用的高速铁路车体挤压铝合金型材的机械性能与温度的关系如下表所示。

高速动车组铝材料包括 Al-Mg 系列的 5005 合金板材、5052 合金板材、5083 合金板材和型材，Al-Mg-Si 系列的 6061 合金板材和型材、6N01 合金型材、6063 合金型材，Al-Zn-Mg 是 7N01 合金板材和型材、7003 合金型材。标准状态为 O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。

无论哪种铝合金，其机械性能都会随着温度的降低而增加，因此铝是一种精致的低温结构材料，火箭的低温燃料（液氢、液氧）储罐、液化天然气（LNG）铝都可用于运输船和岸基储罐、低温化工产品容器、冷库和冷藏车。

在地球上运行的高速列车的车厢和车头的结构件可以用目前相应的铝合金制造。当然，如果我们能研制出比 6061 合金各种性能高出 10%左右的 6XXX 合金，或比 7N01 合金高出 8%左右的 7XXX 合金，那当然是功德无量。

事实上，在中国黑龙江省以及后来在内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、西藏自治区和青海省运行的高铁对于铝合金结构来说并不能算是 "高寒"，不需要对合金部件进行特殊处理，也不需要对材料生产工艺参数进行特殊调整。

只要为高铁或以后在其他寒冷地区运营的高铁车辆生产的铝材性能符合中国 GB、欧洲 EN、日本 JIS、美国 ASTM 等标准的要求，就是合格产品，不需要采取特殊措施。以免增加成本。

车厢铝合金的发展趋势

用于制造和维护轨道车辆车体的板材合金包括 5052、5083、5454、6061 和其他合金，挤压型材包括 5083、6061、7N01 等。此外，还有一些新型合金，如 5059、5383、6082 等。也有应用。它们都具有良好的可焊性。焊丝采用 5356 或 5556 合金。当然，最好使用搅拌摩擦焊（FSW），它不仅焊接质量高，而且不需要焊丝。后来，日本开发的 7N01 合金（Mn0. 20~0.7，Mg1. 0~2.0，Zn4. 0~5.0，单位%）被广泛应用于轨道车辆的制造；德国在制造高速铁路 Trans Rapid 动车组时使用了 5005 合金板材 用 6061、6063 和 6005 合金制作墙板和挤压所用型材。总之，直到现在，中国或其他国家制造的高速铁路车辆基本上仍在使用这些合金。200km/h~350km/h 列车车体铝合金

根据列车运行速度，我们可以将车体铝合金分为：第一代合金用于时速小于 200km/h 的车辆。它们属于常规合金，多用于制造城市轨道交通车辆的车厢体，如 6063 和 6061.5083合金等；第二代铝合金如6N01、5005、6005A、7003、7005合金等，用于制造时速200km/h 至350km/h 的高铁车辆；第三代合金为6082，含钪铝合金等。

除了 6N01 和 7N01 合金（它们是日本合金，N 代表日本），还有 7003 合金。其镁含量低于 7N01 合金。它是一种低镁铝锌镁合金。它的可焊性和强度与 7N01 合金相当，挤压性较高。东北、上越新干线和札幌地铁大量使用 7003 和 7N01 合金生产壁厚为 3 毫米的宽型材。

6005A 合金（Si0. 50~0. 9，Mg0. 40~0. 7，Mn 和 Cr 0. 12~0. 50%）已在法国注册。与美国的 6005 合金相比，镁和硅的含量相同，但锰和铬的含量增加了 0.6N01 合金也是如此。日本三洋电气铁道公司的 3050 车体侧板（宽 507mm，壁厚 2.5mm）、宽 558mm 的地板以及用于制造侧板挂钩和檐梁的大而宽的空心型材均采用 6N01 合金挤压而成。350ktm/h~450km/h 列车车体铝合金，这是新一代用于车体的铝合金，列车时速高达450m/h，车辆要承受更大的外力，振动也更剧烈，所以要开发新的 A 代轻质高速铝合金。

含钪的铝合金。钪是铝和铝合金最有效的晶粒细化剂，也是优化铝合金性能的有效元素之一。钪的含量低于 0.5%。所有含钪的合金，无论含量多少，统称为铝钪合金。铝钪合金具有强度高、塑性好、可焊性好、耐腐蚀性强等优点。它是新一代铝合金之一，应用于船舶、航空航天车辆、反应堆、国防和军事装备等领域。用于制造铁路车辆结构。

然而，在目前的铝合金中添加钪如何改善其结构和性能仍有待系统研究。钪是一种稀土元素。中国是世界上最大的钪生产国，在铝钪合金研究方面走在世界前列。总体而言，中国在铝钪合金的研究和应用方面不如俄罗斯领先。东北轻合金有限公司东北轻合金有限公司东北轻合金股份有限公司、中南大学、航天材料技术研究所等单位在铝钪合金的研发方面做了大量工作。他们研究的 "大尺寸5B70铝镁钪合金薄板 "获得2017年度中国有色金属工业科学技术一等奖，"航空航天用可焊接高强度铝锌镁钪合金 "获得二等奖。

6082 合金是继 6N01 合金普及之后，1972 年形成的 6082 合金引起了铁路设备制造部门的关注。该合金的强度介于 7N01 合金和 6N01 合金之间。6082-T5 方管（喷射在线淬火）的抗拉强度 Rm 符合车底梁的相应要求。基本实验表明，这种合金可应用于相应领域。但是，如果要在铁路设备部门广泛推广，还有很多工作要做。对于30年前被认为万无一失的铝合金列车装配节点的疲劳强度，由于列车重量的变化和结构的轻量化，已经不再适用于目前的新型高速列车，但这与高寒地区的温度无关，因为零下几十摄氏度对于铝合金来说确实是一个 "小试牛刀"。这并不是低温。同时，温度越低，铝结构越坚固。

发泡铝：高速列车具有轴荷轻、加减速频繁、超载运行等特点。在满足强度、刚度、安全性和舒适性的前提下，要求车体结构尽可能轻。显然，超轻泡沫铝的高比强度、高比模量、高阻尼等性能非常符合这些要求。国外对泡沫铝在高速列车上的应用进行了详细的研究和评估。研究发现，填充发泡铝的钢管比空管的能量吸收能力高 35%-40%，弯曲强度提高 40%-50%。使车厢支柱和隔板更加坚固，不易倒塌；在机车头部缓冲器中填充泡沫铝，可提高吸收冲击能量的能力；用 10 毫米厚的泡沫铝和薄铝板制成的夹芯板比原来的钢板轻 50%。刚度提高了 8 倍。

目前，中国高铁相关单位正在研究使用发泡铝夹芯板制备高铁车厢地板和车门的可行性。为加快解决下一代高铁面临的一系列重大科技问题，铁路部门与中国科学院联合成立了先进轨道交通力学研究中心，开展高速列车材料与结构可靠性、降噪理论与技术等方面的研究。其中相当一部分内容与超轻发泡铝有关。

随着高速列车速度的不断提高，噪声对乘客舒适度和周围环境的影响已成为制约高速列车发展的关键因素之一。与车内噪声相比，车外噪声对环境的影响更为严重，高速列车通过隧道或两条高速铁路在隧道内相交时产生的混响噪声和由此产生的振动具有相当强的破坏力，如不加以有效控制，可能成为高速铁路发展的一大障碍。为了减少高速列车的噪声污染，必须在经过人口稠密地区和隧道的铁路两侧设置屏障。超轻型开孔泡沫铝的主要功能之一是吸音，可以通过改变孔型或吸音结构来调整吸音性能。此外，泡沫铝还具有良好的防腐性、耐候性和加工性能，因此是室外声屏障的良好吸声材料。