鈦在建筑業中的使用
分類：新聞資訊 發布時間：2015-08-11 14:40:18 瀏覽量：
金屬材料用于建筑，特別是屋頂，首先應用的是銅，依次開發使用的是表面處理過的鋼板、鋁、不銹鋼和鈦。隨著國民經濟的持續發展和人民生活水平的不斷提高，人們對城市建筑物的要求，特別對建筑物的美觀性要求越來越高。隨著建筑材料工業的不斷創新和發展，近年來建筑師追求使用比傳統材料更高級的新型建筑材料。鈦金屬具有許多常優異性能，完全滿足對建筑材料的許多特殊性能要求，因而倍受建筑師和建筑業的青睞。
一、鈦金屬非常適合用于建筑上
純鈦具有中等強度和優異的焊接性能，它最適合于建筑物的屋頂和墻面。Ti－15－3合金具有高強度，用于建筑物的各種支架和橫梁。最近興起的超越不銹鋼標牌加工方法和技術都用于剪切、成型機加和鈦的連接。鈦材能夠采用通用的TIG焊接工藝進行組件之間的連接，而且鈦材可自我恢復的氧化膜可以防止焊接受到破壞。此外，采用二次加工技術和根據客戶的需要對鈦材的表面進行加工，諸如蝕刻、壓花、旋壓、噴砂、噴丸、電鍍和打孔等。作為一種建筑材料，鈦材不但擁有自然光澤，而且經氧化能呈現不同彩，
加之其耐蝕性優越，不需要鍍一層防腐膜，由于鈦材的反射率較小，并呈現淡銀灰色，故其自然色澤令人滿意，鈦材經過退火和酸洗后，表面熠熠生輝。采取對金屬進行陽極氧化以及氧化前對表面自然光澤進行調整的方法來改變色調，以滿足客戶對顏色的要求。鈦的氧化膜是鈦金屬表面與空氣／水發生反應而形成的。和不銹鋼和鋁的表面相比，
鈦材突出的耐蝕性正是該層氧化膜，鈦材表面的不同顏色取決于氧化膜的不同厚度（＜10nm，銀色；12nm，金色；20nm，棕色；35nm，藍色），通過調整氧化膜厚度以及鈦材表面光澤度，可以使建筑用鈦材的表面呈現多姿多彩的外觀。建筑用鈦材的表面結構多樣，從柔軟、粗糙到銀光閃閃的表面應有盡有，經過陽極氧化處理后，其色彩和澤不會消退，氧化膜會增厚，這樣，因光的干涉彩虹原理就產生了顏色，光線穿過這層氧化膜時，一部分會被反射，一部分被折射，一部分被吸收，反射光線的相位不同，產生干涉表面就呈現不同顏色，為了保持鈦材在建筑上使用時顏色的穩定性，在實際生產中要考慮表面光澤控制技術，即退火和酸洗狀況的調節可以從光澤監測裝置反饋檢測結
果來調節退火（溫度、時間）和酸洗（溫度、時間、酸配比）的狀況。
二、鈦金屬在建筑上的應用日本是首先將鈦應用于建筑物的國家，也是在建筑物上應用鈦最多的國家，主要是應用于建筑物的屋頂，其次是大廈的幕墻、港灣設施、橋梁、海底隧道、外壁、裝飾物、小配件類、立柱裝飾、外裝、紀念碑、標牌、門牌、欄桿、管道、防蝕被覆等。英國、法國、美國、西班牙、荷蘭、加拿大、比利時、瑞士均有建物使用鈦金屬作屋頂和幕墻的范例，瑞典、新加坡和埃及等國家在的一些新建筑上開始使用鈦金屬。1997年西班牙畢爾巴鄂市的古根海姆博物館就是采用鈦金屬板構造出去曲面的建筑造型。阿布扎比機場也選用了鈦，且用量近百噸，該機場是世界上第一將鈦作為建筑結構材料使用。
我國最先提出應用鈦金屬的建筑是國家大劇院，最先應用的是杭州大劇院。應用鈦金屬的建筑還有中國有色工程設計研究總院大門廳、杭州臨平東來第一閣、上海馬戲雜技場屋頂和大連圣亞極地世界等。用于城市雕塑的有陜西省寶雞市河濱公園內的鈦雕塑"海豚與人"、河北省邢臺市中心廣場的鈦雕塑"乾坤球"、陜西省寶雞市步行街的鈦雕塑"雄雞報曉"等。
三、鈦金屬應用的經濟分析鈦金屬在建筑上的應用僅有30年的歷史，圍繞鈦建材的制作、表面處理工藝和設計使用尚有許多課題需要研究，特別是研究開發低成本制作和表面處理工藝是亟待解決的課題，建筑一次投資成本和長期維護成本的綜合平衡也應當納入人們的視野。 我國鈦金屬生產技術基本成熟，生產設計規模很大，但銷售市場不大，經濟效益不理想，主要是缺少客戶滿意的技術經濟性能好的產品。我國目前的建筑用鈦現狀如下：
1.產品單一。作為結構材料，沒有足夠的品種以供使用者選擇。作為表面裝飾材料，目前我國沒有形成較大的鈦合金表面處理規模，還停留在手工作坊生產方式階段，這不利于大面積使用鈦作為裝飾用材。
2.品位低。沒有較高品質的產品，更沒有鈦復合材料的大量供應，只能生產一些模型、城雕、工藝品等，沒有品位較高的表面裝飾材料及其生產手段。
3.價格高。由于沒有穩定的高品質的產品，不可能有大面積的廣泛應用，導致使用量小、價格高，更不利于推廣使用。
4.設計者因素。我國沒有類似職業培訓制度，新材料發明后沒有在建筑設計師思維中儲存下來，導致在建筑原創設計圖很少把鈦金屬設計進去，用途就顯然少了。
一、鈦金屬非常適合用于建筑上
純鈦具有中等強度和優異的焊接性能，它最適合于建筑物的屋頂和墻面。Ti－15－3合金具有高強度，用于建筑物的各種支架和橫梁。最近興起的超越不銹鋼標牌加工方法和技術都用于剪切、成型機加和鈦的連接。鈦材能夠采用通用的TIG焊接工藝進行組件之間的連接，而且鈦材可自我恢復的氧化膜可以防止焊接受到破壞。此外，采用二次加工技術和根據客戶的需要對鈦材的表面進行加工，諸如蝕刻、壓花、旋壓、噴砂、噴丸、電鍍和打孔等。作為一種建筑材料，鈦材不但擁有自然光澤，而且經氧化能呈現不同彩，
加之其耐蝕性優越，不需要鍍一層防腐膜，由于鈦材的反射率較小，并呈現淡銀灰色，故其自然色澤令人滿意，鈦材經過退火和酸洗后，表面熠熠生輝。采取對金屬進行陽極氧化以及氧化前對表面自然光澤進行調整的方法來改變色調，以滿足客戶對顏色的要求。鈦的氧化膜是鈦金屬表面與空氣／水發生反應而形成的。和不銹鋼和鋁的表面相比，
鈦材突出的耐蝕性正是該層氧化膜，鈦材表面的不同顏色取決于氧化膜的不同厚度（＜10nm，銀色；12nm，金色；20nm，棕色；35nm，藍色），通過調整氧化膜厚度以及鈦材表面光澤度，可以使建筑用鈦材的表面呈現多姿多彩的外觀。建筑用鈦材的表面結構多樣，從柔軟、粗糙到銀光閃閃的表面應有盡有，經過陽極氧化處理后，其色彩和澤不會消退，氧化膜會增厚，這樣，因光的干涉彩虹原理就產生了顏色，光線穿過這層氧化膜時，一部分會被反射，一部分被折射，一部分被吸收，反射光線的相位不同，產生干涉表面就呈現不同顏色，為了保持鈦材在建筑上使用時顏色的穩定性，在實際生產中要考慮表面光澤控制技術，即退火和酸洗狀況的調節可以從光澤監測裝置反饋檢測結
果來調節退火（溫度、時間）和酸洗（溫度、時間、酸配比）的狀況。
二、鈦金屬在建筑上的應用日本是首先將鈦應用于建筑物的國家，也是在建筑物上應用鈦最多的國家，主要是應用于建筑物的屋頂，其次是大廈的幕墻、港灣設施、橋梁、海底隧道、外壁、裝飾物、小配件類、立柱裝飾、外裝、紀念碑、標牌、門牌、欄桿、管道、防蝕被覆等。英國、法國、美國、西班牙、荷蘭、加拿大、比利時、瑞士均有建物使用鈦金屬作屋頂和幕墻的范例，瑞典、新加坡和埃及等國家在的一些新建筑上開始使用鈦金屬。1997年西班牙畢爾巴鄂市的古根海姆博物館就是采用鈦金屬板構造出去曲面的建筑造型。阿布扎比機場也選用了鈦，且用量近百噸，該機場是世界上第一將鈦作為建筑結構材料使用。
我國最先提出應用鈦金屬的建筑是國家大劇院，最先應用的是杭州大劇院。應用鈦金屬的建筑還有中國有色工程設計研究總院大門廳、杭州臨平東來第一閣、上海馬戲雜技場屋頂和大連圣亞極地世界等。用于城市雕塑的有陜西省寶雞市河濱公園內的鈦雕塑"海豚與人"、河北省邢臺市中心廣場的鈦雕塑"乾坤球"、陜西省寶雞市步行街的鈦雕塑"雄雞報曉"等。
三、鈦金屬應用的經濟分析鈦金屬在建筑上的應用僅有30年的歷史，圍繞鈦建材的制作、表面處理工藝和設計使用尚有許多課題需要研究，特別是研究開發低成本制作和表面處理工藝是亟待解決的課題，建筑一次投資成本和長期維護成本的綜合平衡也應當納入人們的視野。 我國鈦金屬生產技術基本成熟，生產設計規模很大，但銷售市場不大，經濟效益不理想，主要是缺少客戶滿意的技術經濟性能好的產品。我國目前的建筑用鈦現狀如下：
1.產品單一。作為結構材料，沒有足夠的品種以供使用者選擇。作為表面裝飾材料，目前我國沒有形成較大的鈦合金表面處理規模，還停留在手工作坊生產方式階段，這不利于大面積使用鈦作為裝飾用材。
2.品位低。沒有較高品質的產品，更沒有鈦復合材料的大量供應，只能生產一些模型、城雕、工藝品等，沒有品位較高的表面裝飾材料及其生產手段。
3.價格高。由于沒有穩定的高品質的產品，不可能有大面積的廣泛應用，導致使用量小、價格高，更不利于推廣使用。
4.設計者因素。我國沒有類似職業培訓制度，新材料發明后沒有在建筑設計師思維中儲存下來，導致在建筑原創設計圖很少把鈦金屬設計進去，用途就顯然少了。
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