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钛材在建筑领域中的使用特性

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛合金,钛设备 发布时间:2012-9-12 15:14:38
钛材在建筑领域中的使用特性
  1.1 密度小,强度高
  纯钛的比重是钢的60%,在钢架支撑钛板的设计中,钛材料具有减重的优势,能满足建材轻量化的要求.作为轻质材料,用作建筑材料,在结构上载荷小,容易吊装.
的机械性能还使它具有耐久性、抗震性及抗弯曲性能好,遭到强烈振动(地震)以及暴风雨的冲击也不易损坏. Ti是绝缘性能最好的金属之一,其热导率为10BTU/h-F,是Al的1/10,它能够提高建筑物的节能效率.
  1.2 低的热膨胀系数
  在所有建筑用金属材料中,Ti的热膨胀系数是不锈钢的50%,是Al的30%,具有最低的热膨胀系数.它与玻璃、混凝土、砖和石头的差不多.这就允许设计时使用钛材和玻璃作为主要建筑材料.一个典型的有缝屋顶需要周期性的横向缝,钛材则可按屋顶的长度轧制成一个连续的板,而不需要留缝来补偿膨胀或收缩.另外,钛材的热应力也很低,是不锈钢的一半,铝材的三分之一.
  1.3 钛材的机械和加工性能
  纯Ti具有中等强度和优异的焊接性能,它最适合于建筑物的屋顶及护墙. Ti一15—3合金具有高强度,用于建筑物的各种支架和横梁.最近兴起的超级不锈钢建筑外墙与屋顶,其加工性能和焊接仍逊于Ti.Ti易加工成薄板材,不易变形,焊接性能好.标准的金属成型工具、加工方法和技术都用于剪切、成型、机加和Ti的联结.钛材能够采用通用的TIG焊接工艺进行组件之间的连接,而且钛材可自我恢复的氧化膜可以防止焊接受到破坏.此外,采用二次加工技术能根据客户的需要对钛材的表面进行加工,诸如蚀刻、压花、旋压、喷砂、电镀和打孔等.
  1.4 良好的耐蚀性
  钛材表面有一层厚度不超过10 21m的氧化膜,它在腐蚀环境中非常稳定.对空气、海水及各种化学试剂具有优越的耐蚀性,是目前最能适应各种环境的原材料.钛材能抵御城市污染、工业辐射和极端的侵蚀性大气条件的腐蚀;不会因紫外线照射而风化褪色;耐酸雨腐蚀;能抵抗应力、点状和缝隙腐蚀.
  1.5无环境污染
  具有相应的惰性,可以被100%地回收,不分解,所以不污染环境.而当其它的金属暴露在污染物中则会被侵蚀或腐蚀,泄漏出金属离子,进入地下水,带来环境问题.钛材符合“绿色建筑产品规范”,它在所有的建筑用金属中惰性最强,寿命最长.最近在阿姆斯特丹修建的Scheep—博物馆就是使用钛材进行包覆.
  1.6使用寿命长
  当钛材用于屋顶或外部墙的包覆时,其初始材料成本比其它金属高.加工和安装费用与其它金属类似,钛材的加工和安装成本仅比不锈钢高10%.而钛材的耐腐蚀性使其不需要进行维修,可保证100年不会被腐蚀穿透.从总的寿命周期成本来看,比其它金属具有优越性,在高腐蚀环境中,如海岸城市和工业区显得更为突出.对建筑应用,美观和耐蚀性都是现代建筑的建筑师和设计者们主要考虑的问题.工业纯钛材(1级和2级)产品在建筑中是应用最多的.虽然钛材在西方建筑应用的历史不太长,但在日本已有25年以上的应用历史了,有上百的建筑物都使用了钛材,使许多重污染地区、都市和滨海地区的腐蚀问题得到了解决.
  1.7 自然的表面光泽
  作为一种建筑材料,钛材不但拥有自然光泽,而且经氧化能呈现不同色彩,加之其耐蚀性优越,勿需镀一层防腐膜.由于钛材的反射率较小,并呈现淡银灰色,故其自然色泽令人满意.钛材经过退火和酸洗后,表面熠熠生辉.采取对金属进行阳极氧化以及氧化前对表面自然光泽进行调整的方法来改变色调,以满足顾客对颜色的要求. Ti的氧化膜是Ti金属表面与空气/水发生反应而形成的.和不锈钢、Al的表面相比,钛材突出的耐蚀性正是该层氧化膜.钛板表面的不同颜色取决于氧化膜的不同厚度(<10 am,银色; 12 am,金色; 20 D_m,棕色;35 nm,蓝色).通过调整氧化膜厚度以及钛材表面光泽度,可以使建筑用钛材的表面呈现多姿多彩的外观.建筑用钛材的表面结构多样,从柔软、粗糙到银光闪闪的表面应有尽有.经过阳极氧化处理后,其色彩和光泽不会消退,氧化膜会增厚,这样,因光的干涉——彩虹原理就产生了颜色.光线穿过这层氧化膜时,一部分被反射,一部分被折射,一部分被吸收.反射光线的相位不同,产生干涉,表面就呈现出不同颜色.为了保持钛材在建筑上使用时颜色的稳定性,在实际生产中要考虑表面光泽控制技术,即退火和酸洗状况的调节.可从光泽监测装置反馈检测结果来调节退火(温度、时间)和酸洗(温度、时间、酸配比)的状况.
  2 建筑使用钛材成为一种时尚
  博物馆已成为钛材建筑应用的一个肖像,为未来的项目打开了大门.新的钛材应用包括美国、加拿大、苏格兰、英国、德国、比利时、秘鲁,正在建设中的有瑞士、新加坡和埃及.阿布札比机场用Ti量近百吨,是机场用钛材做为建筑结构材料的范例.作为世界上最大的钛材生产商和供应商,TIMET支持并推动钛材在全球建筑业上的推广应用,它不仅能够为建筑领域提供种类齐全的产品和各式增值服务,而且它还能够承诺100年的质保期.钛材在建筑上的应用,日本处于领先地位,已有28年的历史,有上百例建筑物.早在1973年,日本大分县佐贺关町的早吸日女神社就最先使用了钛材作金黄色屋顶.在各种使用钛材的建筑中,除屋顶外,还有大厦的外壁、幕墙、封檐板、天棚、港湾设施、桥梁、海底隧道、雕塑、装饰物、纪念碑、栏杆、管道、防蚀包覆等等.钛材在建筑领域的应用,使许多重污染地区,都市和滨海地区的建筑物的问题得到圆满解决,也为Ti在建筑领域开辟了新的发展空间.近十多年间日本建筑用钛材从1990年的64 t,上升至2000年的113 t,其中1995年高达294 t.建筑用钛材也从最初的以屋顶为主(63.7%)转为以幕墙为主.9%).我国建筑业中钛材的应用还处在起步阶段,仅在装饰方面有所应用,总量不超过10 t.面对蓬勃兴起的钛材艺术建筑,相信我国也会赶上时代潮流,关注钛材在建筑领域的开发和应用,推动我国钛工业的发展.
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