镁合金在轨道客车上的应用及展望

李岩 郭建强 孙召进 林君山

摘 要：近年来我国轨道交通装备行业发展迅速，轨道客车速度快、能耗低、舒适性设计、环境友好、以人为本的设计特点，具有其他交通方式无法比拟的优势。轻量化设计可以实现轨道客车多方面的优化，是轨道客车关键技术之一。镁合金是目前工程应用中密度最小、比强度最高的结构金属材料，在轨道客车轻量化应用中具有非常好的前景。

关键词：轨道客车；镁合金；轻量化；应用

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）01-0276-02

1 镁合金的特点

镁在元素周期表中排在第十二位，属于第二主族碱土金属。镁在地壳中的蕴藏量极其丰富，其含量约占地壳总重量的2.1％，仅次于氧、硅、铝和铁等元素而占第八位。镁的密度为1.738g/cm³，镁合金比铝合金轻36％，比锌合金轻73％，比钢轻77％，是目前工程应用中密度最小、比强度最高的结构金属材料。镁合金在材料减重方面的优势使得它在交通运输领域备受关注。镁合金主要具有以下优点：

（1）高比强度、比刚度和比弹性模量。镁合金的比强度高于铝合金，远高于钢；比弹性模量和比刚度近似于高强度铝合金。日本的Inoue等人用快冷粉末冶金方法得到的Mg97Zn1Y2合金，其屈服强度达到480MPa～610MPa，同时根据固结温度的不同有5％～16％的大伸长率，是目前世界上强度最高的镁合金。

（2）优秀的阻尼和减振性能。与铝合金相比，镁合金拥有更优秀的衰减振动和降低噪声的能力。例如在20MPa应力下，常用镁合金AZ91D的衰减系数为20％，而铝合金A380只有1％。在100MPa应力作用下AZ91D的衰减系数可达55％，AS41镁合金的衰减系数更是高达70％，而同样情况下铝合金A380的衰减系数只有4％。……