鋁合金建築材料的發展現狀及應用(yòng)

【摘要】鋁合金建築材料憑借其自重輕、比強度高、容易加工(gōng)、耐腐蝕性好以及便于回收利用(yòng)等特點成為(wèi)建築領域裏一種新(xīn)型應用(yòng)材料。本文(wén)對鋁合金建築材料進行了比較系統全面的分(fēn)析，綜述了前人做的一些科(kē)研成果，從定義、基本性能(néng)出發，分(fēn)别對鋁合金在建築門窗、幕牆、室内外裝(zhuāng)飾用(yòng)、隔熱鋁型材、結構型材等方面展開論述，并對其在應用(yòng)中(zhōng)存在的問題進行分(fēn)析，最後展望了鋁合金建材的發展趨勢和方向。

【Abstract】Aluminum alloy building materials have become a new type of application material in the construction field due to their light weight,high specific strength,easy processing,good corrosion resistance,and ease of recycling.This article has conducted a systematic and comprehensive analysis of aluminum alloy building materials.Summarizes some scientific research achievements made by predecessors.Starting from the definition and basic performance,we will discuss aluminum alloys in the construction of doors and windows,curtain walls,indoor and outdoor decoration,heat insulation aluminum profiles,and structural profiles,and apply them to applications.The analysis of the existing problems,and finally looked forward to the development trend and direction of aluminum alloy building materials.

【關鍵詞】鋁合金；性能(néng)；應用(yòng)；發展趨勢

0 引言

鋁合金作(zuò)為(wèi)一種優質(zhì)的、高比強度的輕質(zhì)結構材料，經過一百餘年的發展，已經成為(wèi)全球用(yòng)量僅次于鋼鐵的第二大金屬材料。尤其是20世紀中(zhōng)期開始，鋁合金開始大量由軍工(gōng)轉向民(mín)用(yòng)，廣泛應用(yòng)于國(guó)民(mín)生産(chǎn)的各個領域，成為(wèi)國(guó)民(mín)基礎經濟建設中(zhōng)不可(kě)或缺的一類重要材料。傳統的混凝土及鋼材等建築材料由于自重大、耐久性差、力學(xué)性能(néng)差等不足，大大限制了其在一些領域的使用(yòng)。而鋁合金作(zuò)為(wèi)一種有(yǒu)着多(duō)種優異性能(néng)的新(xīn)型建築材料，在當今經濟社會建設發展中(zhōng)扮演着越來越重要的角色。

1 概念

鋁合金是指以鋁為(wèi)基體(tǐ)的一類合金的總稱。主要合金元素有(yǒu)銅、矽、鎂、鋅、錳，次要合金元素有(yǒu)鎳、鐵、钛、鉻、锂等。鋁合金是工(gōng)業中(zhōng)應用(yòng)最廣泛的一類有(yǒu)色金屬結構材料，在建築業、航空、航天、汽車(chē)、機械制造、船舶及化學(xué)工(gōng)業中(zhōng)已大量應用(yòng)。

2 性能(néng)特點

相對于鋼材和混凝土材料來說,鋁合金作(zuò)為(wèi)一類新(xīn)型建築材料具(jù)有(yǒu)很(hěn)多(duō)傳統建材所不具(jù)有(yǒu)的優良特性。重量輕、比強度高，耐腐蝕性能(néng)好和耐低溫性能(néng)等。采用(yòng)鋁合金代替鋼材或者混凝土可(kě)以大大減輕結構自重。由于上部結構較輕,不但減輕了施工(gōng)強度,縮短施工(gōng)周期而且對基礎的要求降低,而且減少了下部結構的建造費用(yòng)。張新(xīn)明等[1]人針對大規格高強度的鋁合金材料的成分(fēn)設計、熔煉、均勻化、固溶、淬火、預拉伸以及時效各工(gōng)序的相關技(jì )術進行了研究。現代鋁合金材料正朝着輕質(zhì)高強、大規格、高均勻性和材料/結構一體(tǐ)化方向發展,這也是高強鋁合金材料科(kē)學(xué)與工(gōng)程研究的熱點；鋁合金在大氣的影響下,其表面能(néng)夠自然地形成一層氧化層。這種氧化層可(kě)以在很(hěn)大程度上防止鋁合金材料的腐蝕，人對海洋微生物(wù)SRB作(zuò)用(yòng)下，鋁合金的耐腐蝕情況分(fēn)析結果表明鋁合金作(zuò)為(wèi)建築材料應用(yòng)到海洋工(gōng)程時也需要采取一定的防護措施，如塗覆聚氨酯、聚脲防護層等；研究發現随着溫度的降低，合金的抗拉強度和屈服強度均呈上升趨勢，且抗拉強度的增幅明顯大于屈服強度，不會因為(wèi)屈服強度接近抗拉強度而發生韌脆轉變。随着溫度的降低,其強度和延伸率非但不減小(xiǎo)反而有(yǒu)所增加,因此可(kě)以用(yòng)于制造北方寒冷地區(qū)的建築結構[4]。

3 建築應用(yòng)

鋁合金建築材料主要用(yòng)作(zuò)建築門窗、幕牆、室内外裝(zhuāng)飾用(yòng)、隔熱鋁型材、結構用(yòng)等。

3.1 玻璃幕牆用(yòng)鋁合金型材

随着我國(guó)建築領域對幕牆使用(yòng)的普及程度逐漸加強，各種材質(zhì)的幕牆形式的應用(yòng)也受到了社會各界的關注，其中(zhōng)玻璃幕牆是我國(guó)目前市面上具(jù)有(yǒu)整體(tǐ)性、彈性連接、質(zhì)量輕盈以及便于施工(gōng)等特點，因此使用(yòng)的建築也非常多(duō)，而鋁合金型材是玻璃幕牆的施工(gōng)的主要材料之一。

3.2 鋁合金裝(zhuāng)飾闆

作(zuò)為(wèi)國(guó)内異軍突起的新(xīn)型内外牆裝(zhuāng)飾材料,鋁合金裝(zhuāng)飾闆綜合了鋁合金闆材、高質(zhì)量保溫材料和熱噴塑技(jì )術的多(duō)方優點,由于裝(zhuāng)飾闆是鋁合金薄闆經熱噴塑壓花(huā)、成型、剪裁等工(gōng)序加工(gōng)而成,故具(jù)有(yǒu)極大的适用(yòng)性,根據現場要求而“量體(tǐ)裁衣”，大大節省了型材,降低了邊角料的耗損。

3.3 隔熱鋁型材

隔熱穿條鋁型材是由鋁合金型材和熱塑性混合材料隔熱條組合而成；滾壓式隔熱鋁合金型材是以隔熱性能(néng)好的高密度聚酰胺6788膠條或聚氯乙烯硬質(zhì)塑料膠條經穿條滾壓加工(gōng)；發泡式隔熱鋁型材是利用(yòng)隔熱條把内、外層鋁型材連接嵌裝(zhuāng)成一體(tǐ)，在形成的隔熱腔内填充聚氨酯泡沫，成為(wèi)隔熱鋁合金型材的 “冷橋”，達到保溫、節能(néng)的功效。隔熱鋁合金型材将是一種發展潛力很(hěn)大的新(xīn)型隔熱材料。

3.4 結構用(yòng)鋁型材

鋼材作(zuò)為(wèi)土木(mù)工(gōng)程應用(yòng)較為(wèi)廣泛的結構材料之一，但鋼橋長(cháng)期為(wèi)因其耐腐蝕性差而引起的耐久性問題所困擾[8]。相對而言，由于鋁合金具(jù)有(yǒu)密度小(xiǎo)、強重比高、耐腐蝕、焊接性能(néng)好、維護費用(yòng)低及可(kě)循環利用(yòng)等諸多(duō)優點，在結構工(gōng)程中(zhōng)越來越引起人們的興趣與重視。

4 發展方向

調整産(chǎn)品結構、提高高性能(néng)産(chǎn)品的産(chǎn)量是我國(guó)鋁加工(gōng)材的重點發展方向，今後鋁合金建材産(chǎn)業發展趨勢是：小(xiǎo)型企業的數量會逐步減少,并購(gòu)趨勢加劇，實現集團化、規模化經營，以規模、技(jì )術、品牌、管理(lǐ)和服務(wù)為(wèi)主的企業綜合競争能(néng)力日漸重要；産(chǎn)品結構調整，工(gōng)業型材、高檔節能(néng)型建築型材産(chǎn)品比例增加；産(chǎn)業鏈優勢将日益發揮影響力，擠壓企業将進一步加快向上遊或下遊發展，一方面整合上遊産(chǎn)業鏈，降低成本，另一方面積極與下遊鋁制品企業合作(zuò)，通過深加工(gōng)制造以鋁合金建材為(wèi)主體(tǐ)的制成品，實施鋁制品增值戰略。

5 總結

鋁合金有(yǒu)着優異的力學(xué)性能(néng)、耐低溫性能(néng)、耐久性，優良的加工(gōng)性能(néng)，應用(yòng)廣泛，無論是作(zuò)為(wèi)裝(zhuāng)飾材料還是結構材料，都起着無法替代的作(zuò)用(yòng)。中(zhōng)國(guó)鋁合金建材進入了新(xīn)一輪高速發展時期，鋁合金建材的應用(yòng)在全球範圍内也越來越廣泛，在中(zhōng)國(guó)現階段鋁合金仍是以建築材料為(wèi)第一消費行業，這符合中(zhōng)國(guó)國(guó)情。随着中(zhōng)國(guó)經濟社會建設的不斷發展，科(kē)研人員對鋁合金建材研究的不斷深入，鋁合金必将在更廣泛的領域發揮更大的作(zuò)用(yòng)。