[magnesium Summit] Application status and Prospect of magnesium Alloy in Rail Transit equipment

Đã xuất bản: Mar 25, 2021 15:48

At the 2021 China magnesium Industry chain Summit Forum held by SMM, Xia Shaohua, deputy director of the material Technology Research Center of CRRC Qishuyan Locomotive and vehicle Technology Research Institute Co., Ltd., explained the application status and prospect of magnesium alloy in rail transit equipment.

Introduction

Lightweight is the eternal goal of rail transit equipment. At a speed of 200 kilometers per hour, the train consumes about 12 kilowatts per ton of traction and 16-17 kilowatts per ton of traction at 300 kilometers per hour. Vehicle lightweight technology can effectively restrain the increase of foundation vibration, reduce noise, improve transport capacity and reduce energy consumption.

Magnesium alloy is known as "21 ji green engineering material":

Integral forming of complex structure: where the liquid metal can flow, it can be formed at one time, and the mechanical properties are isotropic. It is the best method for near-net forming of large and complex metal structures.

Short cycle / moderate cost: short casting production cycle, high efficiency, strong adaptability, can take into account single piece-batch production, high material utilization, moderate cost and less machining margin.

The best way to lighten structure: high performance magnesium alloy + casting integral forming (taking into account material weight loss + structure weight loss)

Application of magnesium Alloy in Rail Transit equipment

Car body: aluminum alloy car body was used for the first time in Munich metro vehicles in the 1960s. Compared with the stainless steel car body, it has better corrosion resistance, which can greatly reduce the self-weight of the car body, increase the vehicle acceleration, reduce the operation energy consumption, reduce the wear and impact on the line, and reduce the noise.

Key components: for lightweight vehicles, only considering the car body is obviously not enough, off-spring weight loss is of greater significance. The quality of the bogie mainly depends on the traction motor, wheelset, frame and braking system. High-strength aluminum alloy is used in high-speed trains, such as gear box, pillow beam, axle box front cover, axle box, brake disc and so on.

Magnesium alloy has appeared in many occasions of foreign high-speed trains. The seats are made of magnesium alloy on the ICE high-speed train of Siemens in Germany and the double-decker high-speed train of TGVDuplex in France. Among them, the French TGVDuplex train made a total of 45000 seats, and made a small table, handrails, pedals and seat side and other parts. Compared with the traditional aluminum alloy seats, the mass of each double seat is reduced by 6kg, accounting for 5% of the total mass.

Seats and brackets, backrest and handrails, floor mats and bases of Japanese Shinkansen N700 series high-speed trains have been made of magnesium alloy. Because the cost of magnesium alloy is similar to that of aluminum alloy, the energy consumption of train operation is reduced, which reduces the train operation cost as a whole.

KTX express train seats in South Korea used fiberglass and aluminum alloy as materials in the past. After using magnesium alloy sheet parts, the quality of the seat is reduced by 5kg compared with the previous seat, and the material cost is reduced by 8% to 10%.

The body structure of the new Japanese Shinkansen train, which began to run in May 2019, is made of large flame retardant magnesium alloy extruded profiles for the first time.

Take the passenger dedicated train of the Beijing-Shanghai high-speed railway as an example, if its body is made of magnesium alloy, the overall weight loss will be more than 13%, with an average energy saving of 8%. Based on the emus currently operating more than 1000 trips a day on the Beijing-Shanghai high-speed railway, the full application of magnesium alloy car bodies can save 1.26 million kilowatt-hours of electricity a day and reduce carbon dioxide emissions by 1146 tons. Thus it can be seen that the use of magnesium alloy to reduce the weight of the train is of great significance to energy saving and emission reduction.

The application of magnesium alloy in rail transit equipment in China is also advancing rapidly. At present, magnesium alloy is mainly used in air conditioning vent grille, window protective railings, seats and floors, berth frames and brackets, luggage rack frames, internal dashboard frames and other parts. The commonly used magnesium alloy models in rail transit equipment include AZ31B, AZ61A, AZ91D, ZK60, AM60B and so on. The demand for the load-bearing capacity of magnesium alloy parts is increasing, and it has begun to try to manufacture the main load-bearing components.

In 2020, CRRC Qishuyan Institute cooperated with the eighth Aerospace Institute to develop a rare earth magnesium alloy gear box to complete the type experiment, and the weight of a single box is 30 kg lower than that of aluminum alloy.

Problems that need to be further solved

Will more magnesium alloy parts be used in rail vehicles in the future?

Low elastic modulus: magnesium alloy elastic modulus 45-50GPA, aluminum alloy 70GPA, can improve the stiffness of the member as a whole by the way of structural design.

Flammable: magnesium vapor reacts with oxygen in the air, which can easily cause magnesium to burn violently. By adding surface active elements which are easy to form a dense oxide film, the oxide layer of magnesium alloy is formed at high temperature, which hinders the further reaction between oxygen and magnesium alloy melt.

Corrosion resistance: the non-dense oxide film leads to relatively poor corrosion resistance. The surface of magnesium alloy is modified by micro-arc oxidation to improve the hardness and corrosion resistance.

Cost: the cost of magnesium alloy is similar to that of aluminum alloy in the same volume, but the surface of magnesium alloy parts needs secondary treatment, so the cost is higher than that of aluminum alloy, which needs to be controlled comprehensively from the point of view of processability.

Establish the relevant testing methods and evaluation standard system of cast magnesium alloy in the field of rail transit equipment parts as soon as possible, popularize it from the national and industry level, and speed up the application of cast magnesium alloy in rail transit industry.

Prospect of future application

Tuyên bố về Nguồn Dữ liệu: Ngoại trừ thông tin công khai, tất cả dữ liệu khác được SMM xử lý dựa trên thông tin công khai, giao tiếp thị trường và dựa trên mô hình cơ sở dữ liệu nội bộ của SMM. Chúng chỉ mang tính chất tham khảo và không cấu thành khuyến nghị ra quyết định.

Để biết thêm thông tin hoặc có thắc mắc gì, vui lòng liên hệ: lemonzhao@smm.cn
Để biết thêm thông tin về cách truy cập báo cáo nghiên cứu, vui lòng liên hệ:service.en@smm.cn
Tin Liên Quan
Giá Magie Thỏi Được Hỗ Trợ Bởi Chi Phí; Nhu Cầu Yếu Ở Thị Trường Trong Nước và Nước Ngoài Có Thể Dẫn Đến Tích Lũy [SMM Tin Nhanh Giá Magie Thỏi Giao Ngay]
21 giờ trước
Giá Magie Thỏi Được Hỗ Trợ Bởi Chi Phí; Nhu Cầu Yếu Ở Thị Trường Trong Nước và Nước Ngoài Có Thể Dẫn Đến Tích Lũy [SMM Tin Nhanh Giá Magie Thỏi Giao Ngay]
Đọc thêm
Giá Magie Thỏi Được Hỗ Trợ Bởi Chi Phí; Nhu Cầu Yếu Ở Thị Trường Trong Nước và Nước Ngoài Có Thể Dẫn Đến Tích Lũy [SMM Tin Nhanh Giá Magie Thỏi Giao Ngay]
Giá Magie Thỏi Được Hỗ Trợ Bởi Chi Phí; Nhu Cầu Yếu Ở Thị Trường Trong Nước và Nước Ngoài Có Thể Dẫn Đến Tích Lũy [SMM Tin Nhanh Giá Magie Thỏi Giao Ngay]
[Chi phí hỗ trợ đẩy giá thỏi magie tăng; nhu cầu yếu trong và ngoài nước có thể khiến giá tiếp tục đi ngang] Giá chào chủ đạo của thỏi magie tại Phủ Cốc ở mức 16.050-16.150 nhân dân tệ/tấn, giá FOB ở mức 2.280-2.380 USD/tấn. Các nhà sản xuất trong nước đang tích cực giữ giá nhờ chi phí hỗ trợ, nhưng hoạt động mua vào từ hạ nguồn vẫn thận trọng và khó chốt giao dịch ở mức giá cao. Thị trường nước ngoài tăng theo Trung Quốc một cách thụ động mà không có sự cải thiện thực chất nào về nhu cầu bên ngoài Trung Quốc. Giá magie có khả năng sẽ đi ngang trong biên độ trong ngắn hạn.
21 giờ trước
Chinalco Lạc Dương sản xuất thành công thỏi hợp kim magiê đầu tiên, thúc đẩy khả năng tự chủ vật liệu hàng không vũ trụ của Trung Quốc
23 giờ trước
Chinalco Lạc Dương sản xuất thành công thỏi hợp kim magiê đầu tiên, thúc đẩy khả năng tự chủ vật liệu hàng không vũ trụ của Trung Quốc
Đọc thêm
Chinalco Lạc Dương sản xuất thành công thỏi hợp kim magiê đầu tiên, thúc đẩy khả năng tự chủ vật liệu hàng không vũ trụ của Trung Quốc
Chinalco Lạc Dương sản xuất thành công thỏi hợp kim magiê đầu tiên, thúc đẩy khả năng tự chủ vật liệu hàng không vũ trụ của Trung Quốc
【SMM Magie Điểm tin】 Ngày 2/9, có thông tin cho biết dây chuyền nấu chảy và đúc magie thuộc dự án dây chuyền sản xuất tấm hợp kim magie biến dạng (Giai đoạn I) của Công ty TNHH Gia công Đồng Lạc Dương Trung Quốc đã sản xuất thành công phôi hợp kim magie đạt tiêu chuẩn đầu tiên, thực hiện kết nối toàn tuyến toàn bộ quy trình sản xuất tấm magie. Điều này đánh dấu công ty chính thức có năng lực sản xuất thử nghiệm toàn quy trình và sản xuất quy mô lớn tấm magie, lấp đầy khoảng trống then chốt về khả năng tự chủ và kiểm soát vật liệu magie cao cấp trong các ngành hàng không vũ trụ, quốc phòng và công nghiệp quân sự. Với việc liên tục tối ưu hóa quy trình và từng bước giải phóng công suất, năng lực tự chủ của Trung Quốc đối với tấm hợp kim magie biến dạng cao cấp dự kiến sẽ được cải thiện hơn nữa.
23 giờ trước
Giá thỏi magie tăng do chi phí sản xuất leo thang, trong khi nhu cầu ảm đạm hạn chế đà phục hồi [SMM Tin nhanh giá thỏi magie giao ngay]
1 Sep 2026 18:04
Giá thỏi magie tăng do chi phí sản xuất leo thang, trong khi nhu cầu ảm đạm hạn chế đà phục hồi [SMM Tin nhanh giá thỏi magie giao ngay]
Đọc thêm
Giá thỏi magie tăng do chi phí sản xuất leo thang, trong khi nhu cầu ảm đạm hạn chế đà phục hồi [SMM Tin nhanh giá thỏi magie giao ngay]
Giá thỏi magie tăng do chi phí sản xuất leo thang, trong khi nhu cầu ảm đạm hạn chế đà phục hồi [SMM Tin nhanh giá thỏi magie giao ngay]
[Chi phí sản xuất thỏi magie tăng đẩy giá lên, nhu cầu ảm đạm kìm hãm đà phục hồi] Giá chào thỏi magie Phủ Cốc ở cả thị trường trong nước và nước ngoài tăng theo chi phí cao hơn, nhưng nhu cầu sử dụng cuối cùng ở Trung Quốc và ngoài Trung Quốc không theo kịp, hạn chế đà tăng. Trong ngắn hạn, giá thỏi magie dự kiến tiếp tục dao động ngang trong một biên độ, với sự chú ý đến việc bổ sung hàng của hạ nguồn và cắt giảm sản lượng của các nhà sản xuất.
1 Sep 2026 18:04
[magnesium Summit] Application status and Prospect of magnesium Alloy in Rail Transit equipment - Shanghai Metals Market (SMM)