11 新型金属装饰材料.ppt
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1、新型金属装饰材料主讲:严捍东博士主讲:严捍东博士?新 型 建 筑 材 料第第十一十一章章 Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering知识结构知识结构概述概述建筑五建筑五金制品金制品不锈钢不锈钢铝及铝铝及铝合金合金铝合金铝合金幕墙板幕墙板铁艺铁艺Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering一、概述一、概述 以各种金属作为建筑装饰树料,有着源远流长的历史。北以各种
2、金属作为建筑装饰树料,有着源远流长的历史。北京颐和园中的铜亭,山东泰山顶上的铜殿,云南昆明的金殿,京颐和园中的铜亭,山东泰山顶上的铜殿,云南昆明的金殿,西藏布达拉宫金碧辉煌的装饰等极大地赋予了古建筑独特的艺西藏布达拉宫金碧辉煌的装饰等极大地赋予了古建筑独特的艺术能力。在现代建筑中,金属材料更是以它独特的性能术能力。在现代建筑中,金属材料更是以它独特的性能耐耐腐、轻盈、高雅、光辉、质地、力度,赢得了建筑师的青睐。腐、轻盈、高雅、光辉、质地、力度,赢得了建筑师的青睐。从高层建筑的金属铝门窗到围墙、栅栏、阳台、入口、柱面等,从高层建筑的金属铝门窗到围墙、栅栏、阳台、入口、柱面等,金属材料无所不在。金
3、属材料从点缀并延伸到赋予建筑奇待的金属材料无所不在。金属材料从点缀并延伸到赋予建筑奇待的效果。如果说,世界著名的建筑埃菲尔铁塔是以它的结构特征,效果。如果说,世界著名的建筑埃菲尔铁塔是以它的结构特征,创造了举世无双的奇迹,那么法国蓬皮杜文化中心则是金属的创造了举世无双的奇迹,那么法国蓬皮杜文化中心则是金属的技术与艺术有机结合的典范,创造了现代建筑史上独具一格的技术与艺术有机结合的典范,创造了现代建筑史上独具一格的艺术佳作。艺术佳作。&概述Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineeri
4、ng我国三大铜亭为:我国三大铜亭为:颐和园内铜亭颐和园内铜亭,为清帝后祈福诵经,为清帝后祈福诵经之所,乾隆二十年(之所,乾隆二十年(17551755年)建成。年)建成。通高通高7.557.55米,重四十一万四千斤米,重四十一万四千斤(207207吨),铜殿梁柱、斗拱、椽瓦、吨),铜殿梁柱、斗拱、椽瓦、匾联等全部构件采用我国传统的匾联等全部构件采用我国传统的“拨拨蜡法蜡法”与与“沙法沙法”铸造并烧制成,工铸造并烧制成,工艺繁杂,有很高的科学价值。艺繁杂,有很高的科学价值。云南昆明的铜亭云南昆明的铜亭。山东岱庙山东岱庙内的铜亭内的铜亭,铜亭的铜门窗,铜亭的铜门窗被日本侵略者抢走。被日本侵略者抢走。
5、颐和园铜亭&概述Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering&概述云南昆明金殿Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering&概述山东岱庙铜亭Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering&概述江山社稷金殿(故宫)Copyright 2004 Mad
6、e By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering&概述红铜三羊香炉Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering&概述宝云阁(汉白玉底座)铜亭Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering国立蓬皮杜文化中心&概述Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHu
7、aqiao University Dept Of Civil Engineering&概述埃菲尔铁塔Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering埃菲尔铁塔&概述Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering&概述埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civ
8、il Engineering二、铝二、铝及及铝合金铝合金(一)铝的特性(一)铝的特性F 铝属于有色金属中的轻金属,外观呈银白色。铝的密度为铝属于有色金属中的轻金属,外观呈银白色。铝的密度为2.78g/cm32.78g/cm3,熔点为熔点为660660,铝的导电性和导热性均很好。,铝的导电性和导热性均很好。F 铝的化学性质很活泼,它和氧的亲和力很强,在空气中易生成铝的化学性质很活泼,它和氧的亲和力很强,在空气中易生成一层氧化铝薄膜,从而起到了保护作用,具有一定的耐蚀性。但氧化铝一层氧化铝薄膜,从而起到了保护作用,具有一定的耐蚀性。但氧化铝薄膜的厚度仅薄膜的厚度仅0.10.1微米左右,因而与卤素元
9、素微米左右,因而与卤素元素(氯、溴、碘氯、溴、碘)、碱、强酸、碱、强酸接触时,会发生化学反应而受到腐蚀。另外,铝的电极电位较低,如与接触时,会发生化学反应而受到腐蚀。另外,铝的电极电位较低,如与电极电位高的金属接触并且有电解质存在时电极电位高的金属接触并且有电解质存在时(如水汽等如水汽等)会形成微电他,会形成微电他,产生电化学腐蚀,所以使用铝制品时要避免与电极电位高的金属接触。产生电化学腐蚀,所以使用铝制品时要避免与电极电位高的金属接触。F 铝具有良好的可塑性铝具有良好的可塑性(伸长率可达伸长率可达5050),可加工成管材、板材、薄,可加工成管材、板材、薄壁空腹型材,还可压延成极薄的铝箔壁空腹
10、型材,还可压延成极薄的铝箔(6(610103 3252510103 3mm)mm),并具有并具有权高的光、热反射比权高的光、热反射比(87(879797),但铝的强度和硬度较低,但铝的强度和硬度较低(屈服强度屈服强度8080100 100 MPaMPa,HBHB200)200)。为提高铝的实用价值,常加入合金元素为提高铝的实用价值,常加入合金元素&铝及铝合金铝及铝合金Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering(二)铝合金(二)铝合金F 通过在铝中添加镁、锰、铜、硅、锌等合金元
11、素形成铝基合通过在铝中添加镁、锰、铜、硅、锌等合金元素形成铝基合金以改变铝的某些性质,如同在碳素钢中添加一定量合金元素形金以改变铝的某些性质,如同在碳素钢中添加一定量合金元素形成合金钢而改变碳素钢某些性质一样,往铝中加入适量合金元素成合金钢而改变碳素钢某些性质一样,往铝中加入适量合金元素则称为铝合金。则称为铝合金。F 铝合金既保持了铝质量轻的特性,同时,机械性能明显提高铝合金既保持了铝质量轻的特性,同时,机械性能明显提高(屈服强度可达屈服强度可达210210500 500 MPaMPa,抗拉强度可达抗拉强度可达380380550 550 MPaMPa),因因而大大提高了使用价值不仅可用于建筑装
12、修,还可用于结构方而大大提高了使用价值不仅可用于建筑装修,还可用于结构方面。面。F 铝合金的主要缺点是弹性模量小铝合金的主要缺点是弹性模量小(约为钢的约为钢的1/3)1/3)、热膨胀系、热膨胀系数大、耐热性低、焊接需采用惰性气体保护等焊接新技术。数大、耐热性低、焊接需采用惰性气体保护等焊接新技术。&铝及铝合金铝及铝合金Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering(三)铝合金的分类、牌号和性能(三)铝合金的分类、牌号和性能 铝合金可以按合金元素分为二元和三元铝合金。如铝合金可以按
13、合金元素分为二元和三元铝合金。如A1A1MnMn合金、合金、AlAlMgMg合金、合金、AlAlMgMgSiSi合金、合金、A1A1CuCuMgMg合金、合金、A1A1ZnZnMgMg合金、合金、AlAlZnZnMgMgCuCu合金。掺入的合金元素不同,铝合金。掺入的合金元素不同,铝合金的性能也不同,包括机械性能、加工性能、耐蚀性能和焊合金的性能也不同,包括机械性能、加工性能、耐蚀性能和焊接性能。接性能。铝合金还可按加工方法分为铝合金还可按加工方法分为铸造铝合金铸造铝合金和和变形铝合金变形铝合金。铸造铝合金的品种有铝硅、铝铜、铝镁、铝锌四个组,按照铸造铝合金的品种有铝硅、铝铜、铝镁、铝锌四个组
14、,按照YBl43YBl437575规定,铸造铝合金锭的牌号用汉字拼音字母规定,铸造铝合金锭的牌号用汉字拼音字母“ZLZL”(铸铝铸铝)和三位数字组成如和三位数字组成如ZL101ZL101称称101101号铸铝,三位数字中第号铸铝,三位数字中第一位数字一位数字(1(14)4)表示合金的组别,表示合金的组别,1 1表示铝硅合金,表示铝硅合金,2 2代表铝铜代表铝铜合金,合金,3 3代表铝镁合金,代表铝镁合金,4 4代表铝锌合金,后面两位数字为顺序代表铝锌合金,后面两位数字为顺序号,如号,如ZL101ZL101为铝硅合金,为铝硅合金,ZL201ZL201为铝铜合金。为铝铜合金。&铝及铝合金铝及铝合金
15、Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering 变变形形铝铝合合金金是是通通过过冲冲压压,弯弯曲曲,辊辊轧轧等等工工艺艺使使其其组组织织、形形状状发生变化的铝合金发生变化的铝合金 根根据据热热处处理理对对其其强强度度的的不不同同影影响响,分分为为热热处处理理非非强强化化和和热热处处理理可可强强化化两两种种,热热处处理理非非强强化化型型,即即不不能能用用淬淬火火的的方方法法来来提提高高其其强强度度,如如:铝铝锰锰合合金金,铝铝镁镁合合金金(我我国国通通称称防防锈锈铝铝);可可热热处
16、处理理强强化化型型,即即能能用用热热处处理理的的办办法法来来提提高高强强度度,如如硬硬铝铝、超超硬硬铝及锻铝等。建筑用铝合金主要是变形铝合金。铝及锻铝等。建筑用铝合金主要是变形铝合金。各各种种变变形形铝铝合合金金的的牌牌号号分分别别用用汉汉语语拼拼音音字字母母和和顺顺序序号号表表示示,顺序号不直接表示合金元素的含量。如:顺序号不直接表示合金元素的含量。如:LF-LF-防锈铝合金防锈铝合金(筒称防锈铝筒称防锈铝);LY-LY-硬铝合全硬铝合全(简称硬铝简称硬铝)LC-LC-超硬铝合金超硬铝合金(筒称超硬铝筒称超硬铝);LD-LD-锻铝合金锻铝合金(简称锻铝简称锻铝)LT LT特殊铝合金特殊铝合金
17、&铝及铝合金铝及铝合金Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering&防锈铝有防锈铝有铝锰合金铝锰合金和和铝镁合金铝镁合金两种。两种。常用防锈铝的牌号有:常用防锈铝的牌号有:LF21LF21,LF2,LF3LF2,LF3,LF4LF4,LF5LF5,LFl1LFl1等,等,LF21LF21为铝锰合金,其余都属于铝镁合金。为铝锰合金,其余都属于铝镁合金。LF21LF21突出的性能是塑性好、耐腐蚀、焊接性优异。加锰后突出的性能是塑性好、耐腐蚀、焊接性优异。加锰后有一定的固溶强化作用。
18、但高温强度较低。适用于受力不大的门窗、有一定的固溶强化作用。但高温强度较低。适用于受力不大的门窗、罩壳、民用五金、化工设备中。现代建筑中铝板幕墙采用的是该合罩壳、民用五金、化工设备中。现代建筑中铝板幕墙采用的是该合金。金。铝镁合金的性能特点是抗蚀性好,疲劳强度高,低温性能良好,铝镁合金的性能特点是抗蚀性好,疲劳强度高,低温性能良好,即随温度降低,抗拉强度、屈服强度、伸长率均有所提高,虽热处即随温度降低,抗拉强度、屈服强度、伸长率均有所提高,虽热处理不可强化,但冷作硬化后具有较高强度。常将其制作成各种波形理不可强化,但冷作硬化后具有较高强度。常将其制作成各种波形的板材,它具有质轻、耐用、美观、耐
19、久等特点。适用于建筑物的的板材,它具有质轻、耐用、美观、耐久等特点。适用于建筑物的外墙和屋面,也可用于工业与民用建筑的非承重外挂板。外墙和屋面,也可用于工业与民用建筑的非承重外挂板。&铝及铝合金铝及铝合金Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering 常用硬铝有常用硬铝有1111个牌号,个牌号,LYl2LYl2是硬铝的典型产品。是硬铝的典型产品。常用超硬铝有常用超硬铝有8 8个牌号,个牌号,LC9LC9是该合金中应用较早较广的合金是该合金中应用较早较广的合金牌号。牌号。锻铝的典型
20、牌号为锻铝的典型牌号为LD30LD30和和LD31LD31,分别相当于国际上流行的分别相当于国际上流行的60616061和和60636063合金牌号。合金牌号。AlAlMgMgSiSi系合金是目前各国制作铝合金门窗、幕墙等建筑系合金是目前各国制作铝合金门窗、幕墙等建筑装饰材料最主要的合金品种。最常用的为装饰材料最主要的合金品种。最常用的为LD30LD30和和LD31LD31。LD30LD30合金的特点是,中等强度,有良好的塑性,优良的合金的特点是,中等强度,有良好的塑性,优良的可焊性和耐蚀性,特别是无应力腐蚀开裂倾向。可焊性和耐蚀性,特别是无应力腐蚀开裂倾向。LD31LD31合金除热处理强化后
21、具有中等强度外,冲击韧性高,合金除热处理强化后具有中等强度外,冲击韧性高,有极好的热塑性,可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的有极好的热塑性,可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材。焊接性和耐蚀性优良,无应力腐蚀开裂倾向,加各种型材。焊接性和耐蚀性优良,无应力腐蚀开裂倾向,加工后表面十分光洁且易阳极氧化和着色。工后表面十分光洁且易阳极氧化和着色。&铝及铝合金铝及铝合金Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering(四)铝合金型材的加工(四)铝合金型材的加工 建筑铝合金型材的
22、生产方法可分为建筑铝合金型材的生产方法可分为压挤压挤和和轧制轧制两大类。两大类。由于建筑铝合金型材的品种规格繁多,断面形状复杂,尺寸和由于建筑铝合金型材的品种规格繁多,断面形状复杂,尺寸和表裹面要求严格。因此,它和钢铁材料不同,在国内外的生产中,表裹面要求严格。因此,它和钢铁材料不同,在国内外的生产中,绝大多数采用挤压方法,仅在生产批量较大、尺寸在表面要求较绝大多数采用挤压方法,仅在生产批量较大、尺寸在表面要求较低的中、小规格的棒材和断面形状简单的型材时,才采用轧制方低的中、小规格的棒材和断面形状简单的型材时,才采用轧制方法。因此,只对挤压生产工艺作一般介绍。法。因此,只对挤压生产工艺作一般介
23、绍。生产建筑铝合金型材主要采用生产建筑铝合金型材主要采用正挤压法正挤压法,但有时也采用,但有时也采用反挤压反挤压法法。冷轧坯料热轧坯料&铝及铝合金铝及铝合金Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering(1)(1)正挤压法正挤压法 正挤压法是目前挤压生产中应用最广的一种方法正挤压法是目前挤压生产中应用最广的一种方法挤压过程见图:挤压时,将铸锭挤压过程见图:挤压时,将铸锭3 3放入挤压筒放入挤压筒1 1中在挤压轴中在挤压轴2 2的压力作用下,沿金属模孔的压力作用下,沿金属模孔4 4
24、而流出,得到与模孔尺寸形状相同而流出,得到与模孔尺寸形状相同的挤压制品的挤压制品5 5。&铝及铝合金铝及铝合金Copyright 2004 Made By Doctor H.D.YANHuaqiao University Dept Of Civil Engineering&正正挤挤压压法法的的主主要要特特点点是是在在挤挤压压过过程程中中,挤挤压压筒筒固固定定不不动动,铸铸锭锭在在挤挤压压轴轴压压力力作作用用下下,沿沿挤挤压压筒筒内内壁壁移移动动,压压出出金金属属的的流流动动方方向向与与挤挤压压轴轴的的运运动动方方向向相相同同,故故称称正正挤挤压压或或正正向向挤挤压压。正正挤挤压压法法优优点点很
25、很多多,灵灵活活性性大大,可可用用此此法法生生产产各各种种挤挤压压制制品品,在在设设备备结结构构,工工具具装装配配和和生生产产操操作作等方面也都较其他挤压方法简单。等方面也都较其他挤压方法简单。&正挤压法的主要缺点正挤压法的主要缺点是在挤是在挤压过程中,由于铸锭在挤压筒内移压过程中,由于铸锭在挤压筒内移动而引起了很大的摩擦阻力,使金动而引起了很大的摩擦阻力,使金属流动不均匀,增加了制品组织和属流动不均匀,增加了制品组织和性能的不均匀性,几何废料较多,性能的不均匀性,几何废料较多,而且在相同挤压条件下,采用正挤而且在相同挤压条件下,采用正挤压法所需的挤压力要比反挤压法约压法所需的挤压力要比反挤压
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