第一篇:镁合金在高铁上的应用及展望
镁合金在高铁上的应用及展望
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。
镁合金的开发和应用
现在广泛应用的镁合金主要可以分为两种,一种是铸造镁合金,另一种是变形镁合金。目前压铸镁合金在工业已经得到广泛应用,镁合金经过变形之后,可以得到更加优秀的综合力学性能,从而满足不同的场合需求,所以发展变形镁合金非常有前景。
镁合金的特点可满足航空航天等高科技领域对轻质材料降噪、减振、防辐射的要求,同时可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。目前镁合金在航空工业上应用很广泛,其中包括AZ91、AZ31、ZE41、QE22、WE43等。
节能与环保的新要求使汽车公司都设法减轻汽车的重量,从而达到降低汽油消耗和温室气体排放量的新标准,镁合金的减重效果可以最大限度满足日益严格的节能的温室气体排放的要求。镁合金具有良好的阻尼系数,减振性能好于铝合金和铸铁。在座椅、方向盘、轮毂上应用可以减少振动,在车门等壳体上应用可以降低噪声,提高汽车的安全性和舒适性。目前,汽车仪表、座椅架、方向操纵系统部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全部件上都有压铸和变形镁合金产品的应用。
轨道客车的轻量化设计
轨道客车轻量化设计主要是通过优化结构、采用新材料来实现,它主要包括列车车体、车内设备、车外吊挂安装设备的轻量化。在考虑减轻列车重量的时候,必须在确保车体强度、刚度、动力学和动应力等满足要求的前提下,尽量实现列车的轻量化。
按照添加合金元素的不同,目前常用的镁合金可以大致分为Mg-Al系合金、Mg-Mn系合金、Mg-Zn系合金;按成型方法可以大致分为铸造镁合金和变形镁合金,其中应用铸造镁合金中绝大部分是压铸镁合金。工业常用的镁合金包括AZ31B、AZ61A、AZ91D、AM60B等。
常用变形镁合金和压铸镁合金与铝合金的力学性能相近,非常有潜力在轨道客车替代铝合金,实现轻量化减重的目的。
现代轨道客车设计必须考虑的几个顶层指标分别是安全性设计、节能环保设计和舒适性设计。镁合金有良好的吸收能量性质,应用在列车座椅上可以在列车出现碰撞事故时使座椅吸收更多的能量,从而保护乘客的安全。比如AM60合金具有突出的吸能性,同时兼有良好的强度和韧性,已经在国外直升飞机座椅上得到应用。镁合金在列车减重节约能源方面优势明显,而同时镁合金具有优良的模压加工性能,可以压铸成为复杂的外形,从而满足座椅的人体工程学和外观美学设计。使用镁合金制作列车座椅上可以把美学、人体工程学、轻量化和成型性这几种设计很好地结合在一起。
国外轨道客车上已经有许多镁合金应用的报道。法国TGV高速列车已经在TGVDuplex双层高速列车座椅上应用了镁合金件,采用镁合金件的座椅总数量超过了45000个,应用镁合金的部件包括座椅小桌面板、座椅扶手、脚踏板、座椅侧面面板。采用镁合金的座椅重量明显减轻,和原先的铝合金座椅相比每个双人座椅由36kg减轻到30kg。镁合金件所需成本不高,减重之后节约了列车运行成本。TGV列车镁合金在座椅上的应用实现了减重、节约成本和应用功能的良好结合。韩国KTX特快列车在座椅基座上使用了镁合金板材零件,镁合金比之前采用铝合金和玻璃钢每个座椅减重5kg,并且可以节省8%~10%的成本。
日本新干线列车在轻量化减重技术方面一直处于领先地位。目前日本新干线N700系列高速列车座椅骨架已经采用镁合金,包括座椅扶手、中央支撑架、底垫、底座、扶手座、背靠等。使用效果良好,实现了整车减重目的,提升了动车组的动力性能并减少了能耗。
轻量化材料中的优势使镁合金在我国轨道客车应用潜力巨大,我国某些研究机构和主机厂也对镁合金在列车上的应用做了许多研究和试验。比如使用AZ91D镁合金替代动车组PA塑料制作小桌支臂减轻列车重量。动车组原始PA塑料小桌支臂强度较低,现车使用中有断裂损坏的风险,使用镁合金制作小桌支臂,不仅强度完全满足使用需求,并且可以明显提升承载能力、断裂伸长率和冲击韧性等性能。首先,经过测试镁合金小桌支臂的抗拉强度和弹性模量完全优于PA塑料小桌支臂,对两种材料的小桌支臂做20kg载荷变形量试验,结果显示镁合金支臂变形量明显小于PA塑料支臂。PA塑料支臂为实心结构,而镁合金支臂结构设计得更薄更合理,所以每个AZ91D镁合金支臂可以比原来实心PA塑料支臂减轻约35%的重量。疲劳强度试验结果显示镁合金小桌支臂完全符合疲劳耐久设计。尽管重量有所减轻,但由于材料性能出众,使用镁合金材料的小桌支臂最大承载能力比以前有明显的提升。综合评价得出,镁合金小桌支臂可以完全满足国内动车组使用需求,使用AZ91D镁合金替代PA塑料制作小桌支臂可以满足动车组的轻量化设计。
现阶段轨道客车镁合金应用的主要研究目标是在大部分非承载零部件上使用镁合金材料替代铝合金,在使用成熟后再发展到承载零部件的应用。根据镁合金的性能和特点,目前镁合金可以在列车以下结构上进行使用:
列车内装型材、车窗内框架、小桌板及支臂;
行李架边框、座椅骨架、卧铺框架、内部仪表盘框架;
车下裙板、车内间壁面板、车下设备舱底板。
国内有研究机构已经试制出了镁合金卧铺框架样品和镁合金间壁面板样品,有相关厂家批量生产了在行李架、座椅骨架、小桌板支臂等部位应用的镁合金零件,另有厂家正在试制蜂窝模块并设计过度车钩等。
有研究数据表明,运用镁相关材料来制造有轨列车车体及内装部件,将大大降低其重量。以京沪高铁的客运专线为例,如果将其车身用镁合金来制造整个车身,整体将减重约13 % 以上,节能平均幅度则是8%。以京沪高铁目前全线运营每天1000多班次的动车组来计算,全部应用镁合金车体,一天仅直达列车即可节约用电126万度、折合减少二氧化碳排放1146吨。由此可见,运用镁合金及复合材料对列车进行减重以后,对于节能减排意义重大。
随着镁合金开发和应用研究的发展,镁合金的性能会得到不断提升,未来趋势是进一步拓展应用领域,从高速列车上的非承载零部件逐渐发展应用到承载零部件,使镁合金成为高速列车轻量化关键材料。
第二篇:镁合金在汽车材料上的应用及发展前景
镁合金在汽车材料上的应用及发展前景
摘要:介绍了镁及镁合金的类型和它们的基本性能,国内外在汽车材料方面对其的应用情况,镁合金在汽车轻量化方面的应用,展望了镁合金在未来的应用前景。
1、镁及镁合金的特性
镁是银白色的金属元素,常温下镁的密度为1.74 g/cm ,约为钢的1/4,铝的2/3。在金属镁中添加其他元素可以形成各种镁合金。镁合金是现在大量使用的工程结构材料中最轻的,其比强度明显高于铝合金和钢,比刚度与铝合金和钢相当。同时,镁合金还具有良好的减振性,在相同载荷下,减振性是铝的100倍、钛合金的300~500倍。镁合金还具有良好的切削加工性及尺寸稳定性,其耐凹陷性、铸造成型性及表面装饰性俱佳,加之具有易回收利用、导热优良性、抗电磁干扰及屏蔽性能等特点,镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动及风动工具和医疗器械等领域。金属镁主要用于:铝基合金的重要添加元素,用量约占镁的总消耗量的43%左右;制造各种零部件的用量已达到镁消耗量的35%左右;炼钢脱硫约占13%;阴极保护材料、金属还原剂和化工行业等。
当今,钢铁、铝合金和塑料是汽车上使用最多的三大类材料,按重量计算,三类材料占整车比例合计约为80%,其中钢铁约占62%,铝合金和塑料大体相当,均占8%-10%。镁合金在汽车上的应用比例为0.3%,平均重量约5kg,但近几年的增幅却较大。镁的比重为1.74g/cm3,是铝的2/3,钢的2/9,和塑料相当,是最实用的减重轻金属材料。镁合金也具有比强度、比刚度高等优良性能。正因为如此,镁合金有利于汽车轻量化、有利于节能和减排。据资料介绍:轿车质量每减轻100kg,油耗可降低5%。如果每辆汽车使用70kg镁合金,CO2年排放量能减少30%以上。汽车减重可以提高其加速性能;顶部和车门减重,可以降低汽车重心,增强稳定性;前部减重,可以使汽车重心后移,改善操纵性能。同时,镁的减振系数远高于铝和钢铁,具有优良的抗冲击性能,有利于减振降噪,选用镁合金作为汽车结构材料能有效降低汽车振动和噪声,受冲击时能吸收更多的能量。镁合金的散热性好,抗电磁干扰性高,使汽车更为安全舒适。
2、常用镁合金类型及其性能
由于交通工具轻量化的推动,世界各国都展开了对镁合金的研究,而限制镁合金发展的一个主要原因是镁合金的高性能——抗蠕变能力和高温疲劳性能较差,因此新材料的研发主要是针对这一问题进行,概括的说主要包括两个方面,一是对现有合金的优化,主要是针对现有的商业镁合金,特别是对AZ、ZK系合金进行改性,通过添加合金元素以期改善合金的高温性能;二是新合金系的开发,主要是指新型Mg-RE系的研发。
镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系(Az系列)、Mg-Al-Mn系(AM)和Mg-Al-Si-Mn系(AS)、Mg-Al-RE系(AE)、Mg-Zn-Zr n(ZK)、Mg-Zn-RE系(ZE)等合金。常用铸造镁合金的牌号及性能见表1。表2为常见变形镁合金的化学成分及基本特性。
3、镁合金在汽车工业应用现状
镁合金材料制造的汽车零部件品种繁多,从汽车的运动部件(如车轮),到汽车的结构部件(如汽车座椅框架),再到承受高温的耐高温部件(如缸体),这些零部件的共同特点是承受的机械和化学负载较低。镁合金材料经常用来制造“支架”、“壳体”、“端盖”或“堵盖”类零件等。由于镁合金材料具有极好的铸造流动性能,因此,非常适合于制造横拉杆之类的薄壁结构件和大面积的车辆内部结构件,如车门和前、后舱盖等。金属镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件,最常采用镁合金材料的零部件有:
♦ 向轴,全球50%的转向轴采用了镁合金材料;
♦ 横梁,欧洲产轿车中使用了约6000t的镁合金材料;
♦ 变速器壳体,大众公司B型车架的轿车中每天使用约600个镁合金材料制造的变速器壳体。
原则上讲,镁合金材料主要用于汽车的内部结构的驱动系统中,大批量、由汽车零部件供应商提供的镁合金零部件有望在今后的5年内大量进入汽车制造业,那时,戴姆勒-克莱斯勒公司生产的汽车将采用镁合金自动变速器;BMW公司生产的轿车将采用镁-铝复合材料的发动机缸体。从长远来看,镁合金材料在车架制造和底盘制造中以及耐高温零部件的制造中也会进一步增加。
除了可以比钢和铝减轻40%~70%的重量这一优点之外,镁合金材料在减振、降噪和环保等方面也具有很大优势。地球上镁元素的含量丰富,便于对镁合金材料废旧零部件进行回收再利用;与铝合金材料相比,镁合金材料熔化、铸造时的能源消耗少,切削加工时机械磨损少,因此,整个生产费用可比铝合金材料减少20%左右。镁合金材料良好的焊接性能可能会给汽车的结构设计带来一场新的革命,它可以用来制造大量的结构件,特别是可以制造出一些薄壁件和大面积结构件,进而降低汽车的总装费用。
尽管每公斤镁锭的价格要比铝和铁贵一些,这一价格上的劣势因镁合金材料生产加工过程中的费用低廉而得以弥补,单位体积的镁熔化潜热只有铝的2/3,比热只有铝的3/4,并且有非常低的溶铁性,因此,总价格比铝合金材料仅高出20%左右。此外,镁合金材料还有一些不足之处就是耐腐蚀性差、抗蠕变性能差、刚性较差。在镁合金零部件的生产制造过程中,有许多问题需要解决,例如,在浇铸时,要克服不良的(冷)变形问题;另外,镁合金材料在实际应用中还有外部裸露件的锈蚀问题,还有在不同材质零件混和运输过程中都要注意提高镁合金的抗接触腐蚀能力,防止金属镁的自燃等问题。
汽车用镁及镁合金部件包括仪表盘、支架、座位框架、导向轴部件、变速箱、汽缸头外壳、进气岐管等非结构件。镁汽车部件开发包括车蓬板、结构支架、后甲板盖、内车门框架、发动机头、发动机主体等。
表3是汽车上镁合金典型应用类型零件。从该表可以看出采用镁合金制作汽车零件均能达到减重的效果,同时很多部位也能充分利用镁合金的减振性能,提高整车的NVH性能。
4、汽车工业的用镁前景
世界交通世界交通运输车辆总趋势是轻量化,达到节能 降耗的目的。与%’年前相比,国外汽车自质量减轻%’HI%/H。未来汽车不管选用何种动力,都必须轻量化,尤以轿车最为突出。轻量化、节能降耗和降低排放污染是发展轿车的三项战略性课题,其中轻量化是关键。因此轻量化是汽车发展趋势。减轻汽车自质量最有效的途径是采用轻质材 料制造汽车,实践证明,选用轻金属(铝、镁)和塑料等轻质材料代替钢铁,能有效的减轻汽车自质量。在铝材和塑料已被广泛应用,汽车排放法规日趋严格,节能降耗更为迫切的新形势下,世界汽车业把目光投向镁合金,认为它是比铝合金和塑料更为优良的轻质材料,对汽车的减重效果更明显、节能降耗更有效、环境保护更有利。镁比铝更轻,是工业实用金属结构材料中最轻的金属。镁具有高的比强度和比弹性模量,良好的刚性及抗电磁干扰屏蔽性,优于铝的切削加工性和尺寸稳定性,高的阻尼性能和减振抗冲击能力。镁合金材料可回收利用,在当今世界环保意识高涨的今天,能高度回收利用的材料和制品将日益受到重用。因此,镁合金是减重节能、吸振降噪、安全环保型汽车结构材料,在汽车上最有应用潜力,它是汽车工业最有发展前途的轻金属结构材料。
我国镁资源相当丰富,储量居世界首位,而且产镁的地区大都电力充足,熔炼用辅料硅铁丰富,具有发展镁工业得天独厚的条件。目前国内用量很少,尤其是汽车工业用量极少,供大于求,大量低价出口。同时我国镁合金牌号、品种规格较少,无自成体系的压铸镁合金,零件制造成形技术落后,这 与我国镁资源优势很不相称,既影响到镁工业的发展,又制约着镁合金材料在汽车上的合理应用。因此,研究开发汽车用镁合金及零件先进制造技术,是结合国情,既现实又有发展前景,并亟待研究的重要课题。中国应重点开发丰富的镁资源,扩大在工业上的应用范围,并应紧跟世界汽车用镁合金的趋势,开创具有中国特色的汽车用镁合金新局面。
据相关报道,大众公司、通用汽车公司、日产公司、马自达公司、三菱公司等美国三大汽车公司联合对新开发的耐热镁合金进行经济和技术评估,对镁合 金在汽车上的应用十分看好。变形镁合金及其加工技术正在成为镁合金研究和应用领域的热点,包括镁合金等通道转角挤压技术。镁合金超塑性研究,重要研究方向是:(1)高应变速率超塑性。对于节约能源、提高生产率、扩大应用都有很重要的意义。(2)大晶粒工业 态镁合金超塑性。研究晶粒较大的工业态镁合金在一定条件下的超塑性,因其不需要预加工可节约能源,故将有更大的应用前景。(3)镁合金低温超塑性。研究镁合金在较低的温度下进行超塑性变形。镁合金材料的研究和应用前景是非常广阔的,相对于其它金属材料(如铝、钢等)的研究发展水平,我国与世界发达国家的差距较小,可以说几乎处在同一起跑线上,如果集中全国的优势力量针对关键科学问题展开研究,就有可能取得重大突破,达到甚至赶超世界先进水平。我国近年在镁合金技术开发和应用领域取得了长足进步,作为世界第一“镁”大国要造好镁、用好镁,造福于中国和世界,并在镁的研究领域成为世界领头羊,推动镁合金走可持续发展之路,同时还要开展好镁合金的重大基础研究。
第三篇:高铁运行控制系统-展望
展望
纵观世界高速铁路的发展历程,列车速度的每次提升不仅仅能够带来地域经济的持续繁荣,也为区域间的文化交流带来了潜在的契机。因此,社会的进步必然会为高速列车的发展提出更高的要求,同时也会对高速列车运行控制系统提出更大的挑战。可以预言,未来的高速列车必将向着更加稳定、高效、安全、可靠、节能的方向发展,列车运行控制系统将日趋复杂精密,研发过程也将日趋持久。安全可靠的列车控制系统将成为整个高速列车运营过程中的关键环节。
为了应对高速列车运行控制中的种种挑战,有必要打破常规,提出崭新的系统设计方法和理念。平行控制和管理是近些年来涌现出来的一种用于复杂系统建模、仿真、和干预的有效方法,该方法的核心思想在于:首先,通过综合考虑实际系统中的各种因素,在计算机中建立一个等价于实际系统的人工系统;然后,在此人工系统的基础上反复进行计算实验,以此来模拟实际的列车运行和控制行为,并通过计算实验和实际运行的数据的对比来修正所建立的人工系统;最后,通过在计算机中执行所建立的平行系统,以此来指导实际系统的操作和运营。基于如上的基本思想,我们一旦对于某个实际系统建立起了其相应的人工系统,也就意味着我们将能对实际系统的各个方面进行充分的实验和模拟,甚至能实现那些在实际系统中几乎不可能重复的系统分析和方案验证。
高速列车的运行控制系统结构复杂,涉及因素众多,不仅仅包括硬件和软件层次上的各类传感、通讯、计算、执行子系统,而且还涉及到
第四篇:镁合金的优缺点及应用
镁合金的优缺点及应用
镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料,比重与塑料相近,刚度、强度不亚于铝,具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能,并且可以全回收无污染。镁合金质量轻,其密度只有1.7 kg/m3,是铝的2/3,钢的1/4,强度高于铝合金和钢,比刚度接近铝合金和钢,能够承受一定的负荷,具有良好的铸造性和尺寸稳定性,容易加工,废品率低,具有良好的阻尼系数,减振量大于铝合金和铸铁,非常适合用于汽车的生产中,同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。
一、镁合金的优点
1、镁合金密度小但强度高、刚性好。在现有工程用金属中,镁的密度最小,是钢的1/5,锌的1/4,铝的2/3。普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同,因而其比强度明显高于铝合金。镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加,故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。
2、镁合金的韧性好、减震性强。镁合金在受外力作用时,易产生较大的变形。但当受冲击载荷时,吸收的能量是铝的1.5倍,因此,很适合应于受冲击的零件—车轮;镁合金有很高的阻尼容量,是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。
3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。镁合金是良好的压铸材料,它具有很好的流动性和快速凝固率,能生产表面精细、棱角清晰的零件,并能防止过量收缩以保证尺寸公差。由于镁合金热容量低,与生产同样的铝合金铸件相比,其生产效率高40%~50%,且铸件尺寸稳定,精度高,表面光洁度好。
4、镁合金具有优良的切削加工性。镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具,工具消耗低。而且不需要磨削和抛光,用切削液就可以得到十分光洁的表面。
5、资源丰富。中国是镁资源大国,菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富,为中国的原镁工业及“下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。进入20世纪90年代以来,随着改革开放和市场经济的不断深入发展,中国镁工业也有了突飞猛进的发展。2000年全国镁产量约为200 kt,几乎占世界镁产量的40%,位居全球第一。2005年,原镁产量达到354 kt,原镁产能接近600 kt,比2004年净增100kt,同比增长32.1%,占全球镁产量的2/3,成为中国继铝、铜、铅、锌之后的第五大有色金属。
二、镁合金的缺点
1、易燃性。镁元素与氧元素具有极大的亲和力,其在高温下甚至还处于固态的情况下,就很容易与空气中的氧气发生反应,放出大量热,且生成的氧化镁导热性能不好,热量不能及时发散,继而促进了氧化反应的进一步进行,形成了恶性循环,而且氧化镁疏松多孔,不能有效阻隔空气中氧的侵入。
2、室温塑性差。镁属于密排六方晶体结构,其在室温下只有1个滑移面和3个滑移系,因此它的塑性变形主要依赖于滑移与孪生的协调动作,但镁晶体中的滑移仅发生在滑移面与拉力方向相倾斜的某些晶体内,因而滑移的过程将会受到极大地限制,而且在这种取向下孪生很难发生,所以晶体很快就会出现脆性断裂。在温度超过250℃时,镁晶体中的附加滑移面开始起作用,塑性变形能力变强。
3、耐蚀性差。镁具有很高的化学活泼性,其平衡电位很低,与不同类金属接触时易发生电偶腐蚀,并充当阳极作用。在室温下,镁表面与空气中的氧发生反应,形成氧化镁薄膜,但由于氧化镁薄膜比较疏松,其致密系数仅为0.79,即镁氧化后生成氧化镁的体积缩小,因此耐蚀性很差。
三、镁合金应用及发展现状
全球镁合金的需求年均增长达到10% 左右,西方镁合金的市场需求增长率达到了15% 以上,未来镁合金的市场需求将呈现快速增长的趋势。镁合金主要应用于汽车、3C、航空航天领域,其中应用于汽车产业(70%)、3C行业(20%)、军事和航空航天(10%)。
1、国外镁合金应用发展现状
国外对于镁及其合金的研究开发较早,到目前镁及其合金材料的开发应用已进入相对比较成熟的阶段。其中北美是目前镁及其合金材料用量最多的地区,而欧洲镁及镁合金产业的发展速度也增长迅速。但比较来看,国外不同国家和地区对于镁及其合金材料的开发应用仍然存在较大的差异,其中表现突出的仍然集中在德国、俄罗斯、美国、加拿大、日本等对镁合金研究开发较早的国家。具体应用主要集中在以下几个方面:
镁合金在汽车工业中的应用
镁合金在汽车上的应用已经有许多年的历史,从20 世纪20年代开始,镁制零件就开始在赛车上应用。到了20 世纪90 年代,镁合金发展迅速,各国相继出台了镁研究计划,开展了大型的“产、学、研”联合攻关项目和计划。德国政府制订了一个投资2500 万德国马克的镁合金研究开发计划,主要研究压铸合金工艺,快速原型化与工具制造技术和半固态成型工艺,以提高德国在镁合金应用方面的能力;1993 年欧洲汽车制造商提出“3 L 汽油轿车”的新概念,美国也提出了“PNGV”(新一代交通工具)的合作计划,其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油3 L 的轿车,且整车至少80%以上的部件可以回收,这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术,生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车,因此除汽车轮毂外,镁合金还被广泛应用于增压器转子、发动机传动箱体、风扇、发动机零件、整体座椅系统、仪表板整体框架、方向盘、草坪机底盘等其他零部件。
国际国内对于镁合金在汽车上的应用的研究不断发展,应用领域不断扩大,应用的量也相应增加。目前全球汽车平均每辆用镁合金4~5 kg,根据西方汽车工业界的展望,在未来二十年里,平均每辆汽车上的镁合金用量将达到100~120 kg,将比目前增长50 倍以上,届时仅用于汽车的镁合金将超过500 万t,约为目前全球镁年生产量(80 万t)的6 倍。相较于铝合金、在成熟产品上镁合金将具备更高的性价比:如果按原镁16000 元/t 和电解铝13000 元/t 的行业平均成本分析,由于镁合金比重较小(镁比重为1.7kg/m3,铝比重为2.7 kg/m3),相同体积的镁合金成本较铝合金低30%。
图1 汽车中各种原材料使用比例
镁合金在电子领域中的应用
在3C 产品领域,以笔记本电脑、手机和数码相机为代表的3C 产品朝着轻、薄、短、小方向发展的推动下,镁合金的应用得到了持续增长。镁合金与传统3C产品使用的外壳材料相比具有轻量化、刚性高、减震性好、无磁、散热、可回收等优点;特别是应用于3C 产品外壳上其外观及触摸质感极佳,已成为设计和消费的流行趋势。
与塑料相比镁合金具有良好的导热性、刚性,特别是极其易于回收。一旦镁合金的应用进入良性循环之后,其废料不仅不会危害环境,其优良的再生性也会致使镁资源得到充分利用,也使镁合金使用成本更进一步的降低。不仅如此,镁合金还具有非常好的压铸工艺性能,采用压铸的方法制造的镁合金3C 类产品外壳,厚度最薄可达0.4 mm,并且强度和刚度都极为优异。以耐冲撞性为例,其耐撞强度及吸振性均远较塑料佳,尤其是相同抗力下厚度仅塑料的1/3,且具良好的散热性及防电磁波干扰的性能。
以上特性使镁合金在3C 产业(计算机、通讯、消费电子)及电动工具,运动器材等方面的应用,已成为一个新的市场热点,如笔记本计算机、掌上计算机外壳、照相机外壳、摄相机外壳、投影录像机外壳、电视机、音响外壳等,而且其应用领域还在迅速扩大。
镁合金在国防领域及其他领域的应用
镁合金由于质量轻而被广泛地应用于国防和航空航天产品,其应用包括飞行器机身及其发动机、起落轮、火箭、导弹及其发射架、卫星探测器、旋转罗盘、电磁套罩、雷达和电子装置以及地面控制装置等。如MD600 直升机的主传动系统使用镁合金后,水平旋翼系统的功能得到有效提高。太空飞船和卫星部件使用镁合金后能适应太空运行的特殊环境,诸如由空气动力学加热引起的温度极限、臭氧侵蚀、短波电磁辐射和高能粒子(电子、质子和小陨石)的冲击等。
镁合金在航空、航天较早得到应用, 在兵器上也得到一定应用,最早应用于军事工业领域是在1916年,被用于制造77mm炮弹引线。国外一些发达国家由于资源原因,对镁合金在兵器上的应用还持谨慎态度。
2、国内镁合金应用发展现状
我国的镁储量世界第一,我国已探明的白云石矿资源总量为40 亿t,青海柴达木盆地的33 个盐湖镁盐储量为47.5 亿t,而且储存形式为非常有利于开采的高纯度氯化镁。我国的菱镁矿资源总量31.45 亿t,符合炼镁要求的一、二级矿占78%,已探明储量可开采年限至少有1000 年之久。而大海则是最大的“镁矿”,海水中含镁约2100 亿t,其中每千克海水中约含3.8 g 氯化镁,可以预见的将来中国绝不会缺镁资源。而与镁不同的是中国的铝土矿资源非常贫乏,中国国内铝土矿资源仅能供应中国生产10 年,目前60% 的铝土矿资源依赖进口,发展镁合金产业符合中国的资源战略。
我国对镁合金的开发利用也非常重视,科技部、国家自然科学基金委员会等部门针对镁合金开发相继出台了各种研究计划,加深、加快对镁合金材料的应用与开发研究。2000 年3 月,科技部启动了“镁合金开发应用及产业化”的前期战略研究,全国共有4 个研究所、7 所高校、20 多家企业直接参与了“镁合金开发应用及产业化”项目的实施。该项目开发的新型水氯镁石脱水制备无水氯化镁的工程技术在国际上处于较高水平;开发的皮江法炼镁工艺技术不断提高,有效节约了资源,提高了生产效率,减少了污染;开发的高品质镁合金短流程工艺,降低了成本;开发的具有自主知识产权的10 款镁合金冷、热室压铸机及配套设备,国内市场占有率达到50%,基本满足了国内镁合金压铸生产需求。目前该项目已取得一些阶段性成果:解决了材料研究、产品设计、模具制造、压铸成型到表面防腐等系列关键工程技术。成功开发应用了25 种镁合金摩托车零件和52 种镁合金汽车零件,分别装车90 万辆和54.65 万辆,微型汽车单车最高用镁零件9 kg,轿车最高用镁零件8.17 kg ;同时开发了14 类镁合金3C 产品零件和8 种列车制动器零件,为进一步扩大应用打下了良好基础。同时建立了从镁合金前沿高科技研发到产业化技术开发的研发体系,突破了一批前沿核心技术和产业化关键技术,培育组建了十几家有关镁合金及制品的股份制公司,建立了一批镁合金产业化基地,启动了镁合金标准体系建设工作,并已完成一批标准的制定。
镁合金材料作为21世纪新型绿色环保结构材料,将在实现产品轻量化技术领域起到越来越重要的作用,西方工业发达国家已将镁合金材料作为重要的战略物资进行研究开发,对其相关材料和制造技术的研究实行严格保密。而我国是镁资源最丰富的国家,可利用的镁资源占世界贮量的70%,是世界上原镁生产和出口量最大的国家。但是,我国镁产品和镁合金加工技术水平较低,属于典型的以牺牲资源和环境为代价的原料出口性产业。开展兵器用镁合金材料及镁合金零件的研发,争取形成具有自主知识产权的镁合金在兵器上应用的集成技术,即可加快和推动国防工业科技技术进步,使我国武器研制和生产达到国外同等先进技术水平,同时,也为镁合金在民品上的应用提供先进制造技术,拓宽镁合金的应用领域,实现军民品双向互动,带动镁合金产业发展,将我国的镁资源优势转化为镁技术优势和产业优势都具有重大战略意义。
第五篇:奉献在高铁
奉献在高铁
时速180公里,这是强台风的速度;
时速300公里,这是波音飞机起飞的速度;
时速350公里,这是目前中国高速列车的运营速度。
中国列车还在加速,时速380公里新一代动车组又即将下线,时速500公里的试验高速动车组正在研发„„
速度的梦想,造就了梦一样的速度!
“以路兴国”,近百年来多少仁人志士为此魂牵梦绕。
“今日之世界,非铁道无以立国。中国地大物博„„徒以交通未便,运转不灵,事业难以振兴。”1912年夏天,革命先行者孙中山先生这样说。
百年中国铁路史册上,定格这样一幅幅历史瞬间:
唐山至胥各庄铁路,1881年中国自主修筑的第一条铁路,路长9.7公里。中国铁路蹒跚起步。
京张铁路,1909年中国人自己勘测、设计、施工的第一条铁路,路长200公里。深受列强屈辱的中国人民争了一口气。
成渝铁路,1952年新中国成立后建成的第一条干线铁路,路长502公里。掀开了铁路建设史上的新篇章。
京津城际高铁,2008年中国第一条真正意义上的高速铁路诞生。中国,跨入了高铁时代。
6年前,我国960万平方公里的土地上仅有7万余公里铁路,列车最高时速不到160公里。面对国家发展和时代进步,铁路成为制约经济腾飞的“瓶颈”。
如今,中国铁路营业里程已达9万公里,超过俄罗斯,居世界第二位。其中,时速250公里以上的高速铁路里程达6550多公里,“四纵四横”的高铁路网规划已初具雏形:
我们的福建八闽大地,“闽道更比蜀道难”的历史因温福、福夏高铁的驶入而改变。珠江三角洲,广深港铁路客运专线将大珠三角一体化交通变为现实,粤港同城就在今朝。长江三角洲,在上海到南京的黄金运输线上,沪宁城际铁路将为长三角的腾飞添新翼。
粤汉铁路,几经沧桑,武广高铁让百年粤汉变为千里瞬间。
带着黄河的底蕴,郑西、石太高铁已经驰骋在广袤的西部。
如“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”般发展的我国高铁,虽然是仅用5年的时间完成了别人30年的发展道路,但我们通过技术引进与吸收已经完全掌握了工务工程、通信信号、牵引供电到客车制造等所有高铁技术,并且既可以进行250公里时速的既有线改造,也可以新建350公里时速的新线路。
2009年8月,英国运输大臣阿尔尼斯在中国乘坐时速350公里“和谐号”动车组时,发出如此称赞:“这趟列车不仅速度快,而且非常稳。你们是世界高速铁路的领航者。铁路的未来在中国。”
铁道部部长刘志军这样诉说当时的梦想:“要干,就要占领世界高铁技术的制高点;要干,就要引领世界未来铁路发展趋势;要干,就要干出百年不朽之作,给后人留下宝贵的财富;要干,就要在我们这一代人手中变成现实。”
甬台温、温福、福厦三条铁路正式贯通,东南沿海铁路初具规模。这条高铁不仅成为打通长三角、珠三角与海西经济区一体化发展的“经济新动脉”,成为中西部“出海新通道”,更被誉为增进海峡两岸交流的“亲情纽带”。
东南沿海铁路福建段是中国铁路中长期规划“八纵八横”主通道沿海快速铁路的重要组成部分,联系“长三角”和“珠三角”。福厦铁路建成后将北接长三角经济板块,南接珠三角经济发达区,为福建海峡西岸经济区建设提供便利的交通条件,将从根本上解决中国东南
沿海地区铁路“瓶颈”制约问题。
随着高铁的引入我们福州火车站也成为了规划中的全路十大客运区域枢纽站之一。如何运营好广大科研技术人员和施工建设单位刻苦钻研日以继夜不懈努力建成的高铁线路,如何让广大的旅客享受到更优质的高铁服务和体会到高铁带来的实惠,才是我们福州火车站所有员工的最重大的责任。
科学求实、相容并蓄;自主创新、赶超一流;忠诚祖国、拼搏奉献。这是我们的高铁精神。我们火车站作为铁路运输的生产者和服务部门,为了保证安全运输我们必须要有一丝不苟的奉献精神不能任何瑕疵和隐患,为了提高我们的服务质量我们更要有无私的奉献精神为旅客创造更加舒适的买票、候车环境。毫无疑问我们在高铁上的职工,就应该更加的严格要求自己,让我们的服务和速度一样好一样高。
面对福州站战场施工改造的复杂现场环境和股道的紧张,我们现场的职工没有抱怨;面对动车场狭窄的线间距和晚间照明不足的恶劣调车环境,我们的调车班组没有抱怨;面对繁琐的标准化作业,我们信号员与值班员没用含糊坚决执行“两人确认制度”;面对每天长龙般的买票队伍,我们售票员没有退缩;面对旅客花样百出的询问,我们询问处值班人员没有退缩;面对高铁带来的新知识新技术,我们也没有退缩反而迎难而上学习的更加透彻;
“为什么我的眼里常含着泪水/因为我对这片土地爱得深沉”诗人艾青的名句准确的诠释了高铁奉献精神的来源。正是对工作对铁路的热爱,我们的奉献才有了动力,有了源泉。
我们福州火车站正是在过去在现在,在任何岗位上都有着这样一批这样敢于奉献勇于奉献的职工,我们福州火车站才能确保安全行车7700多天,才能在路局在铁道部获得无数荣誉。我们作为新到福州火车站的职工更应该学习和发展我们福州火车站的奉献精神,把前辈们的光荣传统坚持发扬下去。“高标准,讲科学,不懈怠。”刘部长的话也是对我们新时期高铁奉献精神的要求。“高标准”既是要求我们在工作上的奉献要有高的水平,要奉献出最后的成果,不是去敷衍;“讲科学”既是要求我们奉献要重视方式和手段,不能盲目;“不懈怠”则是奉献精神的重中之中,我们必须坚持奉献才能把高铁的奉献精神传承下去。
最后我想用一首赞颂我们伟大高铁的小诗作为结尾:
长虹飞架,龙舞云翔
那延伸的钢轨啊
承载着多少地名的幸福与梦想
那动听的汽笛啊
扣击着多少人的耳膜和心房
历经百年踌躇的中国铁路
在今天啊,看中国的火车
第一次跑在了世界的最前方。