無論是貨物、原料運(yùn)輸還是客運(yùn)，安全而高效的交通運(yùn)輸對于當(dāng)今社會而言至關(guān)重要。隨著世界人口的增長，交通運(yùn)輸需求將從2015年的500億人公里增加到2050年的1200億人公里。
在此大背景下，很難想象到，哪一種交通運(yùn)輸方式不使用鎳或鎳合金。汽車、卡車、軌道車、船舶、飛機(jī)甚至自行車都利用了鎳及含鎳合金的諸多優(yōu)點(diǎn)。例如，304型不銹鋼和鎳鐵合金（含鎳量36％）就被用于液化天然氣的海運(yùn)，因?yàn)樗鼈兡茉跇O低的天然氣溫度（-163℃）下保持延展性；對于火車車廂而言，304型不銹鋼保證了耐腐蝕性以及良好的強(qiáng)度重量比，而且能在發(fā)生碰撞時，很好地吸收能量；在航空航天領(lǐng)域，高鎳合金保證了發(fā)動機(jī)部件的強(qiáng)度和耐用性；在汽車行業(yè)中，鎳越來越多地應(yīng)用于電動汽車（EV）電池。
一進(jìn)入電動汽車市場就備受期待的特斯拉量產(chǎn)型轎車Model 3，與該公司的高端Model S和Model X相比，車型尺寸更小、結(jié)構(gòu)更簡單。Model 3的續(xù)航里程為345公里，搭載特斯拉新式電池模塊。雖然，其含鎳高性能“2170電池”的具體化學(xué)成分仍未披露，但眾所周知，它是在美國內(nèi)華達(dá)州的特斯拉1號超級工廠生產(chǎn)的。據(jù)了解，為了在2018年前達(dá)到每年50萬輛的計劃產(chǎn)量，該超級工廠的含鎳鋰離子電池年產(chǎn)量預(yù)計會超過2013年含鎳鋰離子電池的全球產(chǎn)量。
當(dāng)然，電動汽車只是鎳推動交通運(yùn)輸行業(yè)創(chuàng)新的一個例子，鎳在從自行車到航天火箭的各種運(yùn)輸應(yīng)用中都扮演著重要角色。本期鎳國際論壇以高速列車中的含鎳不銹鋼為例，剖析鎳的特性與優(yōu)點(diǎn)。
隨著全球公共交通需求的急速增長，許多國家的鐵路公司開始尋找新的解決方案來應(yīng)對日益嚴(yán)峻的難題——如何實(shí)現(xiàn)比以往更快的客運(yùn)。
取代舊式基礎(chǔ)設(shè)施并建設(shè)新式高速鐵路是一種能滿足日益增長需求的解決方案。另外，降低運(yùn)營成本和能耗，提高乘車安全性，改善交通工具外觀并提高乘坐舒適度現(xiàn)已成為標(biāo)準(zhǔn)要求，扭轉(zhuǎn)公共交通擁擠不堪的不良形象。在實(shí)踐過程中，各鐵路公司開始考慮在列車結(jié)構(gòu)中采用含鎳不銹鋼來應(yīng)對這些難題。
瑞典X2000列車：上世紀(jì)80年代末，瑞典SJ國家鐵路公司訂購高速列車時表示，需要一種能保證長期安全、舒適和經(jīng)濟(jì)的解決方案，而且維護(hù)費(fèi)用較低、使用壽命較長。為此，通過冷加工以提高強(qiáng)度的304型含鎳不銹鋼（UNS S30400，一種奧氏體合金）成為X2000快速列車堅固車架的最佳選擇。
據(jù)了解，X2000列車由ABB集團(tuán)生產(chǎn)，于1990~1998年間投入使用。列車車架的首選材料是奧托昆普公司生產(chǎn)的不銹鋼。X2000列車采用特殊設(shè)計，包括傾擺系統(tǒng)和徑向轉(zhuǎn)向架，可以在彎曲軌道上達(dá)到每小時200公里的速度，同時不影響乘客的舒適和安全。該款車架具有很高的抗彎剛度，可以減小振動并提高乘坐舒適度。另外，304型不銹鋼還具有優(yōu)良的耐碰撞沖擊性，從而提高了乘客的安全性。
ABB集團(tuán)經(jīng)過詳盡的壽命周期分析，決定采用不銹鋼作為車架材料。通過計算發(fā)現(xiàn)，從長期來看，不銹鋼比鋁鋼或碳鋼更輕盈、更安全、更經(jīng)濟(jì)。例如，每輛列車在30年內(nèi)可以節(jié)省約10萬瑞典克郎的維護(hù)費(fèi)用。此外，每輛列車與碳鋼相比，重量減輕20％左右。車身更輕盈，就意味著驅(qū)動列車所需的能量更少，從而實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)能——每輛列車30年可以節(jié)省約80萬千瓦時的能耗。
如今，經(jīng)過20年的運(yùn)營，這些列車正在進(jìn)行全面的技術(shù)和內(nèi)部升級。但原始的不銹鋼車架完好如新，預(yù)計還能再使用20年。
印度高速列車LHB車廂：印度鐵路公司是世界上最大的單一所有權(quán)鐵路網(wǎng)絡(luò)，維系著整個國家的鐵路命脈，每年貨運(yùn)量超過10億噸，每日客運(yùn)量超過2300萬人次。該公司擁有約25萬個貨運(yùn)車廂和近7萬個客運(yùn)車廂。
隨著印度經(jīng)濟(jì)的增長，印度鐵路公司面臨著一個艱巨的任務(wù)——在線路和樞紐容量有限的情況下，滿足日益增長的運(yùn)輸需求。雖然印度正著手實(shí)施相關(guān)計劃引入高速列車，緩解現(xiàn)有交通網(wǎng)絡(luò)的堵塞狀況，但客運(yùn)車廂的設(shè)計和材料選擇仍以乘客安全作為首要考慮因素。
印度鐵路公司深知含鎳不銹鋼對于改善客運(yùn)車廂結(jié)構(gòu)和提高乘客安全的重要性，于2001年從德國引進(jìn)了LHB（linke Hofmann Busch）客運(yùn)車廂。印度鐵路部相關(guān)人士表示，不銹鋼制成的LHB客運(yùn)車廂具有更多的內(nèi)置安全特征，因?yàn)樗鼈兡芨行У匚彰撥壍恼饎雍蜎_擊，而且在列車脫軌時不容易傾覆，從而減少了事故中的傷亡人數(shù)。據(jù)悉，每節(jié)客運(yùn)車廂約使用10~11噸不銹鋼，其中40%為奧氏體不銹鋼。
2016年，印度鐵路公司計劃投放4000個LHB客運(yùn)車廂，并在當(dāng)年的印度鐵路大會上宣布了“到2018年完全改用LHB客運(yùn)車廂”的計劃。印度鐵路公司加快用含鎳不銹鋼客運(yùn)車廂完全取代鋼制客運(yùn)車廂的進(jìn)程以保障乘客乘車安全，這將極大地推動含鎳不銹鋼在印度的使用。
（本文由國際鎳協(xié)會提供資料整理而成）
