李賓　周桓竹　蘇學(xué)偉　邵逸杭

【摘 要】鋁合金建筑材料憑借其自重輕、比強(qiáng)度高、容易加工、耐腐蝕性好以及便于回收利用等特點(diǎn)成為建筑領(lǐng)域里一種新型應(yīng)用材料。本文對鋁合金建筑材料進(jìn)行了比較系統(tǒng)全面的分析，綜述了前人做的一些科研成果，從定義、基本性能出發(fā)，分別對鋁合金在建筑門窗、幕墻、室內(nèi)外裝飾用、隔熱鋁型材、結(jié)構(gòu)型材等方面展開論述，并對其在應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行分析，最后展望了鋁合金建材的發(fā)展趨勢和方向。

【關(guān)鍵詞】鋁合金；性能；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

中圖分類號： TU755.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0154-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.070

The development status and application of aluminum alloy building materials

LI Bin ZHOU Huan-zhu SU Xue-wei SHAO Yi-hang

（School of Civil Engineering，Qingdao University of Technology， Qingdao，Shandong province 266033， China）

【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.

【Key words】Aluminum alloy； Performance； Application； The development trend

0 引言

鋁合金作為一種優(yōu)質(zhì)的、高比強(qiáng)度的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，經(jīng)過一百余年的發(fā)展，已經(jīng)成為全球用量僅次于鋼鐵的第二大金屬材料。尤其是20世紀(jì)中期開始，鋁合金開始大量由軍工轉(zhuǎn)向民用，廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，成為國民基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可或缺的一類重要材料。傳統(tǒng)的混凝土及鋼材等建筑材料由于自重大、耐久性差、力學(xué)性能差等不足，大大限制了其在一些領(lǐng)域的使用。而鋁合金作為一種有著多種優(yōu)異性能的新型建筑材料，在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)發(fā)展中扮演著越來越重要的角色。

1 概念

鋁合金是指以鋁為基體的一類合金的總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在建筑業(yè)、航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。

2 性能特點(diǎn)

相對于鋼材和混凝土材料來說，鋁合金作為一類新型建筑材料具有很多傳統(tǒng)建材所不具有的優(yōu)良特性。重量輕、比強(qiáng)度高，耐腐蝕性能好和耐低溫性能等。采用鋁合金代替鋼材或者混凝土可以大大減輕結(jié)構(gòu)自重。由于上部結(jié)構(gòu)較輕，不但減輕了施工強(qiáng)度，縮短施工周期而且對基礎(chǔ)的要求降低，而且減少了下部結(jié)構(gòu)的建造費(fèi)用。張新明等[1]人針對大規(guī)格高強(qiáng)度的鋁合金材料的成分設(shè)計(jì)、熔煉、均勻化、固溶、淬火、預(yù)拉伸以及時(shí)效各工序的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。現(xiàn)代鋁合金材料正朝著輕質(zhì)高強(qiáng)、大規(guī)格、高均勻性和材料/結(jié)構(gòu)一體化方向發(fā)展，這也是高強(qiáng)鋁合金材料科學(xué)與工程研究的熱點(diǎn)；鋁合金在大氣的影響下，其表面能夠自然地形成一層氧化層。這種氧化層可以在很大程度上防止鋁合金材料的腐蝕，陳海燕等[2]人對海洋微生物SRB作用下，鋁合金的耐腐蝕情況分析結(jié)果表明鋁合金作為建筑材料應(yīng)用到海洋工程時(shí)也需要采取一定的防護(hù)措施，如涂覆聚氨酯、聚脲防護(hù)層等；張洪坤等[3]研究發(fā)現(xiàn)隨著溫度的降低，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均呈上升趨勢，且抗拉強(qiáng)度的增幅明顯大于屈服強(qiáng)度，不會因?yàn)榍?qiáng)度接近抗拉強(qiáng)度而發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變。隨著溫度的降低，其強(qiáng)度和延伸率非但不減小反而有所增加，因此可以用于制造北方寒冷地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)[4]。

3 建筑應(yīng)用

鋁合金建筑材料主要用作建筑門窗、幕墻、室內(nèi)外裝飾用、隔熱鋁型材、結(jié)構(gòu)用等。

3.1 玻璃幕墻用鋁合金型材

隨著我國建筑領(lǐng)域?qū)δ粔κ褂玫钠占俺潭戎饾u加強(qiáng)，各種材質(zhì)的幕墻形式的應(yīng)用也受到了社會各界的關(guān)注，其中玻璃幕墻是我國目前市面上具有整體性、彈性連接、質(zhì)量輕盈以及便于施工等特點(diǎn)，因此使用的建筑也非常多，而鋁合金型材是玻璃幕墻的施工的主要材料之一[5]。

3.2 鋁合金裝飾板

作為國內(nèi)異軍突起的新型內(nèi)外墻裝飾材料，鋁合金裝飾板綜合了鋁合金板材、高質(zhì)量保溫材料和熱噴塑技術(shù)的多方優(yōu)點(diǎn)，由于裝飾板是鋁合金薄板經(jīng)熱噴塑壓花、成型、剪裁等工序加工而成，故具有極大的適用性，根據(jù)現(xiàn)場要求而“量體裁衣”，大大節(jié)省了型材，降低了邊角料的耗損[6]。

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好的高密度聚酰胺6788膠條或聚氯乙烯硬質(zhì)塑料膠條經(jīng)穿條滾壓加工；發(fā)泡式隔熱鋁型材是利用隔熱條把內(nèi)、外層鋁型材連接嵌裝成一體，在形成的隔熱腔內(nèi)填充聚氨酯泡沫，成為隔熱鋁合金型材的“冷橋”，達(dá)到保溫、節(jié)能的功效。隔熱鋁合金型材將是一種發(fā)展?jié)摿艽蟮男滦透魺岵牧蟍7]。

3.4 結(jié)構(gòu)用鋁型材

鋼材作為土木工程應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)材料之一，但鋼橋長期為因其耐腐蝕性差而引起的耐久性問題所困擾[8]。相對而言，由于鋁合金具有密度小、強(qiáng)重比高、耐腐蝕、焊接性能好、維護(hù)費(fèi)用低及可循環(huán)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)工程中越來越引起人們的興趣與重視[9]。

4 發(fā)展方向

調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高高性能產(chǎn)品的產(chǎn)量是我國鋁加工材的重點(diǎn)發(fā)展方向，今后鋁合金建材產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢是：小型企業(yè)的數(shù)量會逐步減少，并購趨勢加劇，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)化、規(guī)模化經(jīng)營，以規(guī)模、技術(shù)、品牌、管理和服務(wù)為主的企業(yè)綜合競爭能力日漸重要；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，工業(yè)型材、高檔節(jié)能型建筑型材產(chǎn)品比例增加；產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢將日益發(fā)揮影響力，擠壓企業(yè)將進(jìn)一步加快向上游或下游發(fā)展，一方面整合上游產(chǎn)業(yè)鏈，降低成本，另一方面積極與下游鋁制品企業(yè)合作，通過深加工制造以鋁合金建材為主體的制成品，實(shí)施鋁制品增值戰(zhàn)略[10]。

5 總結(jié)

鋁合金有著優(yōu)異的力學(xué)性能、耐低溫性能、耐久性，優(yōu)良的加工性能，應(yīng)用廣泛，無論是作為裝飾材料還是結(jié)構(gòu)材料，都起著無法替代的作用。中國鋁合金建材進(jìn)入了新一輪高速發(fā)展時(shí)期，鋁合金建材的應(yīng)用在全球范圍內(nèi)也越來越廣泛，在中國現(xiàn)階段鋁合金仍是以建筑材料為第一消費(fèi)行業(yè)，這符合中國國情。隨著中國經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)的不斷發(fā)展，科研人員對鋁合金建材研究的不斷深入，鋁合金必將在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張新明， 鄧運(yùn)來， 張勇. 高強(qiáng)鋁合金的發(fā)展及其材料的制備加工技術(shù)[J]. 金屬學(xué)報(bào)， 2015， 51（3）：257-271.

[2]陳海燕， 李霞， 張雪云，等. 鋁合金在海洋微生物SRB作用下的腐蝕行為[J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào)， 2015（4）：1080-1085.

[3]張洪坤. Al-Si-Cu合金低溫力學(xué)性能的研究[J]. 四川冶金， 2013， 35（5）：51-58.

[4]陳輝剛. 鋁合金低溫下力學(xué)性能綜述[J]. 機(jī)械， 2016（s1）：74-77.

[5]況平. 玻璃幕墻用鋁合金型材及密封膠的選用探討[J]. 門窗， 2017（3）：14-14.

[6]何文. 鋁合金裝飾板漸露頭角[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)， 1999（5）：20-21.

[7]付志強(qiáng). 隔熱鋁合金型材在建筑行業(yè)中的應(yīng)用[J]. 輕合金加工技術(shù)， 2003， 31（4）：44-45.

[8]劉光輝. 鋁合金材料在橋梁中的應(yīng)用研究[J]. 黑龍江交通科技， 2013（5）：112-112.

[9]姚常華，楊建國，吳利權(quán).鋁合金結(jié)構(gòu)橋梁的應(yīng)用現(xiàn)狀、前景及發(fā)展建議[J].鋼結(jié)構(gòu)，2009， 24（7）：1-5.

[10]李曉敏.中國鋁型材市場及未來發(fā)展趨勢[J]. 四川有色金屬， 2010（4）：1-5.