第四章建筑装饰金属材料ppt课件.ppt

建筑装饰材料,第四章,建筑装饰金属材料,建筑装饰金属材料,金属材料是指一种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的合金材料的总称。金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属的基本成分为铁及其合金，如钢和铁；有色金属是除铁以外的其他金属及其合金的总称，如铝、铜、铅、锌、锡等及其合金。,建筑装饰金属材料,金属材料具有较高的强度，能承受较大的变形，能制成各种形状的制品和型材，具有独特的光泽和颜色，庄重华贵，经久耐用，广泛应用于古今中外的建筑装饰工程中。如北京颐和园中的铜亭，云南昆明的金殿，山东泰山顶的铜殿，西藏布达拉宫金碧辉煌的装饰等都极大地赋予了古建筑独特的艺术魅力；法国著名的埃菲尔铁塔以它的独特结构特征，创造了举世无双的奇迹；法国蓬皮杜文化中心则是金属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。在现代建筑中，从铝合金门窗到墙面、柱面、入口、栅栏、阳台等，金属材料无所不在。,建筑装饰金属材料,4.1 建筑装饰用钢材及其制品 4.2 铝及铝合金制品 4.3 铜及铜合金制品,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,钢材是将生铁在炼钢炉中进行冶炼，然后浇注成钢锭，再经过轧制、锻压、拉拔等压力加工工艺制成的材料。钢的主要成分是铁，其次是碳，含碳量一般小于2%，另外还含有少量的硅、锰、硫、磷、氧等元素。由于生铁的含碳量较高，脆性大，故使用受到限制。炼钢的目的就是将生铁中的含碳量降低到一定范围内，同时除去其他有害杂质。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,钢材具有许多优良的性能，一是材质均匀，性能可靠；二是强度高，塑性和冲击韧性好，可承受各种性质的荷载；三是加工性能好，可通过焊接、铆接和螺钉连接的方法制成各种形状的构件。钢材的缺点是易锈蚀，耐火性差，维修费用大。钢材在建筑中不仅可作为结构材料，如钢筋混凝土中的钢筋、钢结构中的各类型钢等，而且可用作装饰材料，如各类装饰钢板、轻钢龙骨等。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,4.1.1 钢材的基本知识（1）钢材的分类1按化学成分分类碳素钢 碳素钢的主要化学成分是铁，其次是碳，此外还含有少量的硅、锰、磷、硫、氧、氮等微量元素。碳素钢根据含碳量的高低，又分为低碳钢（含碳量0.25）、中碳钢（含碳量为0.250.60）和高碳钢（含碳量0.60）。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,合金钢 合金钢是在碳素钢的基础上加入一种或多种改善钢材性能的合金元素，如锰、硅、钒、钛等。合金钢根据合金元素的总含量，又分为低合金钢（合金元素总量5）、中合金钢（合金元素总量为510）和高合金钢（合金元素总量10）。2按冶炼方法分类钢材按冶炼方法不同分为平炉钢、转炉钢（氧气转炉钢、空气转炉钢）和电炉钢。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,3按冶炼时脱氧程度不同分类镇静钢 镇静钢一般用硅脱氧，脱氧完全，钢液浇注后平静地冷却凝固，基本无CO气泡产生。镇静钢均匀密实，机械性能好，品质好，但成本高。沸腾钢 沸腾钢一般用锰、铁脱氧，脱氧很不完全，钢液冷却凝固时有大量CO气体外逸，引起钢液沸腾，故称为沸腾钢。沸腾钢内部气泡和杂质较多，化学成分和力学性能不均匀，因此钢的质量较差，但成本较低。半镇静钢 半镇静钢用少量的硅进行脱氧，钢的脱氧程度和性能介于镇静钢和镇静钢之间。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,4 按品质（硫、磷杂质含量）分类 钢材根据品质（硫、磷杂质含量）不同可分为普通钢、优质钢、高级优质钢。5按用途分类钢材按用途不同可分为结构钢（主要用于工程构件及机械零件）、工具钢（主要用于各种刀具、量具及磨具）、特殊性能钢（具有特殊物理、化学或机械性能，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等，一般为合金钢）。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,（2）建筑钢材的主要技术性能1拉伸性能表示钢材拉伸性能的主要技术指标是屈服点、抗拉强度和伸长率，这些技术指标可通过低碳钢（软钢）受拉时的应力应变曲线来阐明，见图4-1。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,软钢的应力应变曲线共分为四个阶段，即弹性阶段（oa），屈服阶段（ab），强化阶段（bc），颈缩阶段（cd）。自开始加载到a点之前，钢筋处于弹性阶段，应力应变呈线性关系，在此阶段内，若卸去外力，试件仍能恢复原状；应力达到a点后钢筋进入屈服阶段，应力不再增加而应变急剧增长形成屈服台阶ab；超过b点后应力应变关系重新表现为上升的曲线，bc段称为强化阶段；到达应力最高点c点后钢筋产生颈缩现象，应力开始下降，到d点钢筋被拉断，cd段称为破坏阶段。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,屈服点 软钢应力应变曲线上屈服阶段ab段b点的应力称为屈服点或屈服强度，用表示。对于含碳量较高的硬钢类钢材，在外力作用下没有明显的屈服台阶，通常以0.2残余变形时对应的应力作为屈服强度，用0.2表示，称为条件屈服点。在设计中，屈服强度是钢材设计强度取值的主要依据。这是因为钢材应力超过屈服点以后，虽然没有断裂，但会产生较大的塑性变形，这将使构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝，以致无法使用。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,抗拉强度 钢材受拉断裂前的最大应力，即应力应变曲线上最高点c点对应的应力称为抗拉强度或极限强度，用表示。抗拉强度虽然是衡量钢材抵抗断裂破坏能力的一个重要指标，但在设计中一般不直接利用。伸长率 钢材的伸长率为钢材试件拉断后的伸长值与原标距长度之比，用 表示。伸长率 可用下式计算：,式中 试件原始标距长度，mm；断裂试件拼合后标距的长度，mm。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,由于钢材伸长率的大小与原始标距长度 有关，所以国家规定取=5a或=10a（a为钢材的直径或厚度）相对应的伸长率记为 或。对同一种钢材，大于。伸长率是衡量钢材塑性的一个重要指标。越大，说明钢材塑性越好。钢材的塑性大，不仅便于进行各种加工，而且能保证钢材在建筑上的安全使用。这时因为钢材在塑性破坏前，有很明显的变形和较长的变形持续时间，便于人们发现和补救。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,2冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载作用的能力。影响钢材冲击韧性的主要因素有：化学成分 当钢材中的磷、硫含量较高，化学成分不均匀，含有非金属夹杂物以及焊接中形成的微裂纹等都会使冲击韧性显著降低。温度 某些钢材在常温（20）条件下呈韧性断裂，而当温度降低到一定程度时，冲击韧性急剧下降而使钢材呈脆性断裂，这一现象称为低温冷脆性，这时的温度称为脆性临界温度。脆性临界温度越低，说明钢材的低温冲击韧性越好。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,时间 钢材随时间的延长，强度会逐渐提高，冲击韧性下降，这种现象称为时效。时效敏感性越大的钢材，经过时效以后其冲击韧性的降低越显著。为了保证安全，对于承受动荷载的重要结构，应选用时效敏感性小的钢材。3 冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。衡量钢材冷弯性能的指标有两个，一个是试件的弯曲角度（），另一个是弯心直径（D）与钢材的直径或厚度（a）的比值（D/a），见下页图4-2。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,冷弯试验是将钢材按规定的弯曲角度和弯心直径进行弯曲，若弯曲后试件弯曲处无裂纹、起层及断裂现象，则认为冷弯性能合格；否则为不合格。钢材的弯曲角度越大，弯心直径与钢材的直径或厚度的比值越小，表示钢材的冷弯性能越好。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,建筑构件在加工和制造过程中，常要把钢板、钢筋等钢材弯曲成一定的形状，这就需要钢材有较好的冷弯性能。钢材在弯曲过程中，受弯部位产生局部不均匀塑性变形，这种变形比在一定程度上比伸长率更能反映钢材内部的组织状态、夹杂物等缺陷。4焊接性能钢材的焊接性能（又称可焊性）是指钢材在通常的焊接方法和工艺条件下获得良好焊接接头的性能。可焊性好的钢材焊接后不易形成裂纹、气孔等缺陷，焊头牢固可靠，焊缝及其附近受热影响区的性能不低于母材的力学性能。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,钢材的化学成分影响钢材的可焊性。一般含碳量越高，可焊性越低。含碳量小于0.25的低碳素钢具有优良的可焊性，高碳钢的焊接性能较差。钢材中加入合金元素如硅、锰、钛等，将增大焊接硬脆性，降低可焊性。（3）钢材的化学成分对钢材性能的影响 钢材中所含的元素很多，除了主要成分铁和碳外，还含有少量的硅、锰、硫、磷、氧、氮以及一些合金元素等，它们的含量决定了钢材的性能和质量。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,1碳碳是钢材中的主要元素，是决定钢材性能的重要因素。在含碳量小于0.8的范围内，随着含碳量的增加，钢材的抗拉强度和硬度增加，塑性和冲击韧性降低。当含碳量超过1时，随着含碳量的增加，除硬度继续增加外，钢材的强度、塑性、韧性都降低，耐腐蚀性和可焊性变差，冷脆性和时效敏感性增大。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,2有益元素硅 硅是炼钢时为了脱氧而加入的元素。当钢材中含硅量在1以内时，它能增加钢材的强度、硬度、耐腐蚀性，且对钢材的塑性、韧性、可焊性无明显影响。当钢材中含硅量过高（大于1）时，将会显著降低钢材的塑性、韧性、可焊性，并增大冷脆性和时效敏感性。锰 锰是炼钢时为了脱氧而加入的元素，是我国低合金结构钢的主要合金元素。在炼钢过程中，锰和钢中的硫、氧化合成MnS和MnO，入渣排除，起到了脱氧排硫的作用。锰的作用主要是能显著提高钢材的强度和硬度，改善钢材的热加工性能和可焊性，几乎不降低钢材的塑性、韧性。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,铝、钒、钛、铌 它们都是炼钢时的强脱氧剂，也是最常用的合金元素。适量加入钢内能改善钢材的组织，细化晶粒，显著提高强度，改善韧性和可焊性。3有害元素硫 硫是钢材中极有害的元素，多以FeS夹杂物的形式存在于钢中。由于FeS熔点低，使钢材在热加工中内部产生裂痕，引起断裂，形成热脆现象。硫的存在，还会导致钢材的冲击韧性、可焊性及耐腐蚀性降低，故钢材中硫的含量应严格控制。为了消除硫的危害，可在钢中加入适量的锰。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,磷 磷是以FeP夹杂物的形式存在于钢中。它能使钢的强度和硬度增加，但会使钢材的塑性、韧性显著降低，可焊性变差，尤其在低温下，冲击韧性下降更突出，是钢材冷脆性增大的主要原因。氧、氮、氢 这三种有害气体都会显著降低钢材的塑性和韧性，应加以限制。氧可使钢的强度、塑性和可焊性降低；氮随着含量增加，能使钢的强度、硬度增加，但使钢的塑性、韧性、可焊性大大降低，还会加剧钢的时效敏感性、冷脆性和热脆性；钢中溶氢会引起钢的白点（圆圈状的断裂面）和内部裂纹。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,4.1.2 建筑装饰用钢材制品建筑装饰工程中常用的钢材制品有不锈钢及制品、彩色涂层钢板、压型钢板、彩色复合钢板和轻钢龙骨（详见第二章中的骨架材料）等。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,（1）不锈钢及制品1不锈钢的一般特性众所周知，普通钢材容易锈蚀，锈蚀不仅会使钢材有效截面面积减小，降低钢材的强度、塑性、韧性等性能，浪费钢材，而且还会形成程度不等的锈坑、锈斑，严重影响装饰效果。钢材的锈蚀有两种，一是化学腐蚀，即在常温下钢材表面受氧化生成氧化膜层而锈蚀；二是电化学腐蚀，这是因钢材在较潮湿的空气中，表面形成了“微电池”作用而产生的锈蚀。钢材在大气中的锈蚀，是化学锈蚀和电化学锈蚀共同作用所致，但以电化学锈蚀为主。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,不锈钢是指在钢中加入以铬（Cr）元素为主加元素的合金钢。不锈钢中除铬外，还含有镍（Ni）、锰（Mn）、钛（Ti）、硅（Si）等元素，这些元素都能影响不锈钢的强度、塑性、韧性等性能。不锈钢中铬含量越高，钢材的抗腐蚀性越好。不锈钢耐腐蚀的原理是因为铬的性质比较活泼，能首先与周围环境中的氧化合，生成一层与钢基体牢固结合的致密氧化层膜，使合金钢不再受到氧的锈蚀作用，从而达到保护钢材的目的。一般不锈钢中铬元素含量应大于12%，以保证有钢材有很好的抗腐蚀性。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,不锈钢按其化学成分不同可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、高锰低铬不锈钢等；按不同耐腐蚀的特点，又可分为普通不锈钢（耐大气和水蒸气侵蚀）和耐酸钢（除对大气和水有抗蚀能力外，还对某些化学介质，如酸、碱、盐具有良好的抗蚀性）两类；按光泽度不同有亚光不锈钢和镜面不锈钢。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,建筑装饰工程中常用的有的不锈钢有1Cr17、0Cr18Ni8、0Cr17Ti、1Cr17Ni8、1Cr17Ni9、1Cr17Mn等，其中不锈钢前面的数字表示平均含碳量的千分之几，当平均含碳量小于0.03%和0.08%时，钢号前面分别冠以“00”或“0”，合金元素的含量仍以百分数表示，具体数字在元素符号的后面。不锈钢除了具有普通钢材的性质外，还具有极好的抗腐蚀性和表面光泽度。不锈钢表面经加工后，可获得镜面般光亮平滑的效果，光反射比可达90%以上，具有良好的装饰性，是极富现代气息的装饰材料。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,2不锈钢装饰制品不锈钢可制成板材、型材和管材等。其中在装饰工程中应用最多的为板材，一般均为薄板，厚度不超过2mm，常用不锈钢板的规格见表4-1。不锈钢板可用于建筑物的墙柱面装饰、电梯门及门贴脸、各种装饰压条、隔墙、幕墙、屋面等，不锈钢管可制成栏杆、扶手、隔离栅栏和旗杆等，不锈钢型材可用于制作柜台、各种压边等。不锈钢龙骨光洁、明亮，具有较强的抗风压能力和安全性，主要用于高层建筑的玻璃幕墙中。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,目前，不锈钢包柱被广泛应用于大型商场、宾馆、餐厅等的大厅、入口、门厅、中庭等处。这是由于不锈钢包柱不仅是一种新颖的、具有很高观赏价值的装饰手法，而且由于镜面反射作用，可取得与周围环境中的色彩、景物交相辉映的效果。同时，在灯光的配合下，还可形成晶莹明亮的高光部分，形成空间环境中的兴趣中心，对空间环境的效果起到强化、点缀和烘托的作用。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,表4-1（上）常用不锈钢薄板参考规格/mm,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,表4-1（下）常用不锈钢薄板参考规格/mm,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,彩色不锈钢板是在不锈钢板上用化学镀膜的方法进行着色处理，使其表面具有各种绚丽色彩的不锈钢装饰板。彩色不锈钢板的颜色有蓝、灰、紫、红、青、绿、金黄、橙、茶色等多种，常用规格见表4-2。,表4-2 彩色不锈钢板规格/mm,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,彩色不锈钢板抗腐蚀性强，彩色面层经久不褪色，光泽度高，且色泽随光照角度的改变会产生色调变换，彩色面层能耐200oC的高温，弯曲180o彩色面层不会损坏，耐盐雾腐蚀性超过一般不锈钢，耐磨性和耐刻划性能相当于箔层镀金的性能。彩色不锈钢板可用作高级建筑物的厅堂墙板、天花板、电梯厢板、车厢板、自动门、招牌和建筑装潢等。采用彩色不锈钢板装饰墙面，不仅坚固耐用，美观新颖，而且具有强烈的时代感。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,（2）彩色涂层钢板彩色涂层钢板又称彩色钢板，是以冷轧钢板或镀锌钢板为基板，通过在基板表面进行化学预处理和涂漆等工艺处理后，使基层表面覆盖一层或多层高性能的涂层后而制得的。彩色涂层钢板的涂层一般分为有机涂层、无机涂层和复合涂层三类，其中以有机涂层钢板用得最多，发展最快，常用的有机涂层有聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、环氧树脂等。有机涂层可以配制各种不同色彩和花纹，故称之为彩色涂层钢板。彩色涂层钢板的结构见下页图4-3。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,彩色涂层钢板的长度一般为1800mm和2000mm，宽度为450mm、500mm和1000mm，厚度有0.35mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm等多种。彩色涂层钢板兼有钢板和表面涂层二者的性能，在保持钢板强度和刚度的基础上，增加了钢板的防锈蚀性能。彩色涂层钢板的性能见下页表4-3。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,表4-3 彩色涂层钢板及钢带的性能（GB/T12754-1991）,注：*表示弯曲处可夹其基板的层数。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,彩色涂层钢板具有良好的耐锈蚀性和装饰性，涂层附着力强，可长期保持新鲜的颜色，并且具有具有良好的耐污染、耐高低温、耐沸水浸泡性，绝缘性好，加工性能好，可切割、弯曲、钻孔、铆接、卷边等。彩色涂层钢板可用作建筑物内外墙板、吊顶、屋面板、护壁板、门面招牌的底板等，还可用作防水渗透板、排气管、通风管、耐腐蚀管道、电器设备罩、汽车外壳等。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,彩色涂层钢板在用作建筑物的围护结构时（如外墙板和屋面板），往往与岩棉板、聚苯乙烯泡沫板等保温隔热材料制成复合板材，从而达到保温隔热的要求和良好的装饰效果，其保温隔热性能要优于普通砖墙。中国南极长城站就是使用这类隔热夹芯板材进行建筑和装饰的。（3）压型钢板压型钢板是使用冷轧板、镀锌板、彩色涂层板等不同类型的薄钢板，经辊压、冷弯而成。压型钢板的截面可呈V形、U形、梯形或类似于这几种性状的波形。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,压型钢板共有27种不同的型号。常用压型钢板的板厚为0.5mm、0.6mm。压型钢板波距的模数为50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm（但也有例外）；波高为21mm、28mm、35mm、38mm、51mm、70mm、75mm、130mm、173mm；有效覆盖宽度的尺寸系列为300mm、450mm、600mm、750mm、900mm、1000mm（但也有例外）。压型钢板（YX）的型号顺序以波高、波距、有效覆盖宽度表示，如YX35-200-750表示波高35mm、波距200mm、有效覆盖宽度为750mm的压型钢板。几种典型压型钢板的板型见下页图4-4。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,建筑用压型钢板（GB/T12755-91）规定，压型钢板表面不允许有10倍放大镜所观察到的裂纹存在。对用镀锌钢板及彩色涂层钢板制成的压型钢板规定不得有镀层、涂层脱落以及影响使用性能的擦伤。压型钢板具有质量轻、波纹平直坚挺、色彩丰富多样、造型美观大方、耐久性好、抗震性及抗变形性好、加工简单和施工方便等特点，广泛应用于各类建筑物的内外墙面、屋面、吊顶等的装饰，以及轻质夹芯板材的面板等。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,（4）彩色复合钢板彩色复合钢板是以彩色压型钢板为面层，以结构岩棉或玻璃棉、聚苯乙烯等为芯材，用特种粘结剂粘结复合的一种既保温隔热又可防水的板材。彩色复合钢板主要产品有彩钢岩棉（玻璃棉）复合板和彩钢聚苯复合板，彩钢岩棉复合板的物理性能见表4-4。彩色复合钢板长度一般小于10m，宽度为900mm，厚度有50mm、80mm、100mm、120mm、150mm、200mm等。彩色复合钢板适用于钢筋混凝土或钢结构框架体系建筑的外围护墙、屋面及房屋夹层等。,4.1 建筑装饰用钢材及其制品,表4-4 彩钢岩棉复合板的物理性能,返回,4.2 铝及铝合金制品,铝及铝合金以其特有的结构和独特的建筑装饰效果，广泛应用于建筑结构及装饰工程中，是其他装饰材料无法取代的。4.2.1 铝及铝合金的基本知识（1）铝的特性和应用铝作为化学元素，在地壳组成中占第三位，约占8.13%，仅次于氧和硅。铝在自然界中以化合物状态存在，纯铝是通过从铝矿石中提取Al2O3，再经电解、提炼而得的。,4.2 铝及铝合金制品,铝属于有色金属中的轻金属，外观呈银白色，密度为2.7g/cm3，只有钢的1/3左右，是各类轻结构的基本材料之一；铝的熔点低，为660，对光和热的反射能力强，因此常用来制造反射镜、冷气设备的屋顶等；铝有很好的导电性和导热性，所以常用来制造导电材料、导热材料和蒸煮器皿等；铝在低温环境中、强度和韧性不下降，因此铝常作为低温材料用于航空和航天工程及制造冷冻食品的储运设备等；铝有很好的延展性和塑性，可加工成管材、板材线材、铝箔（厚度625m）等。但纯铝的强度和硬度较低（屈服强度为80100 MPa，硬度为1744HB），为提高铝的使用价值，常加入合金元素，因此建筑及装饰工程中常使用的是铝合金。,4.2 铝及铝合金制品,铝是活泼的金属元素，它和氧的亲和力很强，暴露在空气中，易生成一层致密而坚硬的氧化铝薄膜，可阻止铝继续氧化，从而起到保护作用，所以铝在大气中的耐腐蚀性较强。但氧化铝薄膜的厚度仅为0.1m左右，因而它的耐腐蚀性也是有限的，铝不能与酸、碱接触，否则将产生化学反应而被腐蚀。铝的电极电位很低，当与电极电位高的金属接触并有电介质（水、汽等）存在时，会形成微电池而遭受到腐蚀，因此使用铝制品时要避免与电极电位高的金属接触。,4.2 铝及铝合金制品,（2）铝合金的特性和应用 为了提高铝的强度，在不降低铝的原有特性的基础上，在铝中加入适量的镁、铜、锰、锌、硅等合金元素形成铝合金，以改变铝的某些性能。常用的铝合金有如Al-Mn合金、Al-Mg合金、Al-Mg-Si合金、Al-Cu合金、Al-Zn-Mg-Cu合金等。其中，Al-Mg-Si合金是目前制作铝合金门窗、幕墙等铝合金装饰制品的主要基础材料。,4.2 铝及铝合金制品,铝中加入合金元素后，既保持了铝质量轻的特性，同时力学性能大大提高（屈服强度可达210500MPa，抗拉强度可达380550 MPa），因而大大提高了使用价值，使其不仅可用于建筑装饰，还可用于结构方面。例如美国已用铝合金建造了宽度为66m 的飞机库，其全部建筑物的重量仅为钢结构的七分之一；日本建造了硕大无比的铝合金异形屋顶，轻盈新颖。,4.2 铝及铝合金制品,铝合金以其特有的结构和独特的建筑装饰效，在建筑装饰方面主要用来制作铝合金装饰板、铝合金门窗、铝合金框架幕墙、铝合金屋架、铝合金吊顶、铝合金隔断、铝合金柜台、铝合金栏杆扶手以及其他室内装饰等。例如日本的高层建筑98%采用了铝合金门窗；我国首都机场72m大跨度（波音747）飞机库采用彩色压型铝板做两端山墙，外观壮丽美观，效果显著；山西太原利用铝屋面质量轻，耐久性好的优点，建造了34m悬臂钢结构机库，屋面及吊顶均采用压型铝板，吊顶上铺岩棉做保温层，降低了屋盖和下部承重结构的耗钢量。我国铝合金门窗发展较快，目前已有平开门窗、推拉门窗、弹簧门等几十种产品，是所有门窗中用量最大的一种。,4.2 铝及铝合金制品,铝合金与碳素钢相比，比强度为钢的几倍，弹性模量约为钢的1/3，线膨胀系数约为钢的2倍。铝合金由于弹性模量小，因此刚度和承受弯曲变形的能力较小，但由温度变化引起的内应力也较小。铝合金的主要缺点是弹性模量小，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。,4.2 铝及铝合金制品,（3）铝合金的表面处理在现代建筑装饰中，铝合金的用量与日俱增，为了提高铝合金的性能，常对其进行表面处理。铝合金表面处理的目的有两个：一是为了进一步提高铝合金耐磨、耐腐蚀、耐侯、耐光的性能。因为铝合金表面自然氧化膜薄（一般为0.1m）且软，在较强的腐蚀介质作用下，不能起到有效的保护作用；二是在提高氧化膜的基础上可进行着色处理，获得各种颜色的膜层，提高铝合金表面的装饰效果。铝合金表面处理的方法主要有阳极氧化处理和表面着色处理两种。,4.2 铝及铝合金制品,1阳极氧化处理所谓阳极氧化处理就是通过控制氧化条件和工艺参数，使铝合金制品表面形成比自然氧化膜厚得多的人工氧化膜层（厚度为525m）。铝合金经氧化处理后，表面膜层为多孔状，容易吸附有害物质，使铝合金制品表面易被腐蚀或污染，故在使用前还需对其表面进行封孔处理，从而提高氧化膜的防污染性和耐腐蚀性。铝合金建筑型材（GB/T5237-93）按铝合金建筑型材氧化膜的厚度分为AA10、AA15、AA20、AA25四个厚度，它们分别表示氧化膜厚度为10m、15m、20m、25m。,4.2 铝及铝合金制品,2表面着色处理铝合金的表面着色是通过控制铝材中不同合金元素的种类和含量，以及控制热处理条件来实现的。不同铝合金由于所含合金成分及其含量不同，所形成的膜层的颜色也不相同。常用的铝合金着色方法有自然着色法和电解着色法。自然着色法是指铝材在特定的电解液和电解条件下，被阳极氧化的同时又能着色的方法；电解着色法是对常规硫酸法中生成的氧化膜进一步电解，使电解液所含的金属阳离子沉积到氧化膜孔底后而着色的方法。,4.2 铝及铝合金制品,4.2.2 铝合金装饰制品 建筑上常用的铝合金制品有铝合金装饰板、铝合金门窗、铝合金型材、铝箔、铝粉以及铝合金吊顶龙骨（详见第二章中的骨架材料）等。,4.2 铝及铝合金制品,（1）铝合金装饰板铝合金装饰板属于现代较为流行的建筑装饰材料，具有质量轻、不燃烧、强度高、刚度好、经久耐用、易加工、表面形状多样（光面、花纹面、波纹面及压型等）、色彩丰富、防腐蚀、防火、防潮等优点，适用于公共建筑的内、外墙面和柱面。在商业建筑中，入口处的门脸、柱面、招牌的衬底使用铝合金装饰板时，更能体现建筑物的风格，吸引顾客注目。铝合金装饰板的应用特点是：进行墙面装饰时，在适当部位采用铝合金装饰板，与玻璃幕墙或大玻璃窗配合使用，可使易碰、形状复杂的部位得以顺利过渡，且达到突出建筑物线条流畅的效果。,4.2 铝及铝合金制品,1铝合金花纹板 铝合金花纹板是采用防锈铝合金坯料，用具有一定花纹的轧辊轧制而成的一种铝合金装饰板。铝合金花纹板具有花纹美观大方，筋高适中，防滑、防腐蚀性能好，不易磨损，便于清洗等特点，且板材平整，裁剪尺寸精确，便于安装，广泛应用于现代建筑的墙面装饰以及楼梯踏步等处。,4.2 铝及铝合金制品,另外还有铝合金浅花纹板，也是优良的建筑装饰材料之一，它对白光反射率达75%90%，热反射率达85%95%，除具有普通铝合金共有的优点外，刚度提高20%，抗污垢、抗划伤能力均有所提高。铝合金浅花纹板色泽丰富、花纹精致别致，是我国特有的建筑装饰产品。根据国家标准铝及铝合金花纹板（GB/T361889）的规定，花纹板的代号、合金牌号、状态及规格应符合表4-5的规定。,4.2 铝及铝合金制品,表4-5 花纹板的代号、合金牌号、材料状态和规格,注：Y硬铝；Y2半硬铝；CZ淬火并自然时效；M退火；Y1材料经充分再结晶退火后，以20%10%的冷变形量轧成花纹的状态。,4.2 铝及铝合金制品,铝合金波纹板是用机械轧辊将板材轧成一定的波形后而制成的，其波形见图4-5。,4.2 铝及铝合金制品,铝合金波纹板自重轻，有银白色等多种颜色，既有一定的装饰效果，也有很强的反射阳光的能力。它能防火、防潮、耐腐蚀，在大气中可使用20年以上，搬迁拆卸下来的波纹板仍可重复使用。波纹板适用于建物墙面和屋面的装饰。屋面装饰一般用强度高、耐腐蚀性能好的防锈铝（LF21）制成；墙面板材可用防锈铝或纯铝制作。,4.2 铝及铝合金制品,根据国家标准铝及铝合金波纹板（GB443884）的规定，其牌号、状态及规格应符合表4-6 的规定。,表4-6 波纹板的合金牌号、状态和规格,4.2 铝及铝合金制品,3铝合金压型板 铝合金压型板质量轻，外形美观，耐腐蚀，耐久性好，安装容易，施工简单，经表面处理可得到多种颜色，是目前广泛应用的一种新型建筑装饰材料，主要用于墙面和屋面。铝合金压型板的合金牌号、状态和规格见表4-7，部分板型的断面形状和尺寸见图4-6。,4.2 铝及铝合金制品,表4-7 铝合金压型板的合金牌号、状态和规格,4.2 铝及铝合金制品,4.2 铝及铝合金制品,4铝合金穿孔板 铝合金穿孔板是用各种铝合金平板经机械穿孔而成。其孔径为6mm，孔距为1014mm，孔型根据需要做成圆孔、方孔、长圆孔、长方孔、三角孔、大小组合孔等。铝合金穿孔板既突出了板材质轻、耐高温、耐腐蚀、防火、防潮、防震、化学稳定性好等特点，又可以将孔型处理成一定图案，立体感强，装饰效果好。同时，内部放置吸声材料后可以解决建筑中吸声的问题，是一种降噪兼装饰双重功能的理想材料。,4.2 铝及铝合金制品,铝合金穿孔板的规格、性能见下页表4-8。铝合金穿孔板可用于宾馆、饭店、影剧院、播音室等公共建筑和高级民用建筑中以改善音质条件，也可用于各类噪音大的车间、厂房和计算机房等的天棚或墙壁作为降噪材料。,4.2 铝及铝合金制品,表4-8（上）铝合金穿孔板的规格、性能,4.2 铝及铝合金制品,表4-8（下）铝合金穿孔板的规格、性能,4.2 铝及铝合金制品,5铝塑板铝塑板是一种复合材料，它是将氯化乙烯处理过的铝片用粘结剂覆贴到聚乙烯板上而制成的。按铝片覆贴位置不同，铝塑板有单层板和双层板之分。铝塑板的耐腐蚀性、耐污染性和耐侯性较好，可制成多种颜色，装饰效果好，施工时可弯折、截割，加工灵活方便。与铝合金板材相比，具有质量轻、造价低、施工简便等优点。铝塑板可用作建筑物的幕墙饰面、门面及广告牌等处的装饰。,4.2 铝及铝合金制品,（2）铝合金门窗铝合金门窗是将表面处理过的铝合金型材，经下料、打孔、铣槽、攻丝、制做等加工工艺而制成的门窗框料构件，再用连接件、密封材料和开闭五金配件一起组合装配而成的。铝合金门窗虽然价格较贵，但它的性能好，长期维修费用低，且美观、节约能源等，在国内外得到广泛应用。另外，还可用高强度铝花格制成装饰性极好的高档防盗铝合金门窗。,4.2 铝及铝合金制品,铝合金门窗按其结构与开启方式分为：推拉门窗、平开门窗、固定窗、悬挂窗、百叶窗、纱窗等，其中以推拉门窗和平开门窗用得最多。铝合金门窗按其门窗框的宽度分为46系列、50系列、65系列、70系列和90系列推拉窗；70系列、90系列推拉门；38系列、50系列平开窗；70系列、100系列平开门等。图4-7是90系列铝合金推拉窗的结构组成。,4.2 铝及铝合金制品,4.2 铝及铝合金制品,1铝合金门窗的特点铝合金门窗与普通门窗相比，具有以下主要特点：质量轻 铝合金门窗用材省、质量轻，每平方米用铝型材量平均为812kg,而每平方米钢门窗用钢量平均为1720kg。密封性能好 气密性、水密性、隔声性均好，保温隔热性好。色泽美观 铝合金门窗框料型材表面可氧化着色处理，可着成银白色、古铜色、暗红色、暗灰色、黑色等多种颜色或带色的花纹，还可涂聚丙烯酸树脂装饰膜使表面光亮。,4.2 铝及铝合金制品,耐腐蚀、使用维修方便 铝合金门窗不锈蚀，不褪色，表面不需要涂漆，维修费用少。强度高，刚度好，坚固耐用加工方便，便于生产工业化 铝合金门窗的加工、制作、装配都可在工厂进行，有利于实现产品设计标准化、系列化、零件通用化、产品的商品化。,4.2 铝及铝合金制品,2铝合金门窗的性能铝合金门窗要达到规定的性能指标后才能出厂安装使用。铝合金门窗通常要进行以下主要性能的检验：强度 测定铝合金窗的强度是在压力箱内进行压缩空气加压试验，用所加风压的等级来表示，单位为Pa。一般性能的铝合金窗可达19612353Pa，测定窗扇中央最大位移应小于窗框内沿高度的1/70。,4.2 铝及铝合金制品,气密性 铝合金窗在压力试验箱内，使窗的前后形成一定的压力差，用每平方米面积每小时的通气量（m3）来表示窗的气密性，单位为m3/（hm2）。一般性能的铝合金窗前后压力差为10 Pa时，气密性可达8 m3/（hm2），高密封性能的铝合金窗可达2 m3/（hm2）。水密性 铝合金窗在压力试验箱内，对窗的外侧施加周期为25的正弦波脉冲压力，同时向窗内每分钟每平方米喷射4L的人工降雨，进行连续10min的风雨交加的试验，在室内一侧不应有可见的漏渗水现象。水密性用水密性试验施加的脉冲风压平均压力表示，一般性能铝合金窗为343Pa，抗台风的高性能窗可达490Pa。,4.2 铝及铝合金制品,开闭力 装好玻璃后，窗扇打开或关闭所需外力应在49N以下。隔热性 通常用窗的热对流阻抗值（R）来表示铝合金窗的隔热性能，单位是m2h/kJ。一般可分为三级：R1=0.05，R2=0.06，R3=0.07。采用6mm厚的双层玻璃高性能的隔热窗，热对流阻抗值可以达到0.05m2h/kJ。隔声性 在音响试验室内对铝合金窗的音响声透过损失进行试验发现，当声频达到一定值后，铝合金窗的响声透过损失趋于恒定，这样可测出隔声性能的等级曲线。有隔声要求的铝合金窗，响声透过损失可达25dB，即响声透过铝合金窗声级可降低25dB。高隔声性能的铝合金窗，响声透过可降低3045 dB。,4.2 铝及铝合金制品,3铝合金门窗的技术标准 随着铝合金门窗的迅速发展，我国已颁布了一系列有关铝合金门窗的国家标准，主要有平开铝合金门（GB8478-87）、平开铝合金窗（GB8479-87）、推拉铝合金门（GB8480-87）、推拉铝合金窗（GB8481-87）铝合金地弹簧门（GB8482-87）等。目前，我国应用最广泛的是平开铝合金门窗和推拉铝合金门窗，它们的主要品种与代号见下页表4-9。,4.2 铝及铝合金制品,表4-9 铝合金门窗产品的主要品种与代号,4.2 铝及铝合金制品,铝合金门窗按抗压强度、空气渗透和雨水渗透性分为A、B、C三类，分别表示高性能、中性能和低性能。每一类又按抗风压强度、空气渗透和雨水渗透分为优等品、一等品和合格品，各类各等级的具体要求见表4-10。,4.2 铝及铝合金制品,表4-10 铝合金门窗按性能指标的分类(GB8478-87、GB8479-87、GB8480-87、GB8481-87),4.2 铝及铝合金制品,表4-10（续）铝合金门窗按性能指标的分类(GB8478-87、GB8479-87、GB8480-87、GB8481-87),4.2 铝及铝合金制品,表4-10（续）铝合金门窗按性能指标的分类(GB8478-87、GB8479-87、GB8480-87、GB8481-87),4.2 铝及铝合金制品,表4-10（续）铝合金门窗按性能指标的分类(GB8478-87、GB8479-87、GB8480-87、GB8481-87),4.2 铝及铝合金制品,铝合金门窗的表示方法是：门（窗）代号、门（窗）厚度、洞口尺寸、风压强度、空气渗透性、雨水渗透性、隔声性、隔热性、型材表面处理级别。例如：TLC70-2118-25002.50300250.33其中TLC推拉铝合金窗代号；70窗框厚度为70mm；2118窗洞宽度为2100mm，高度为1800mm；2500风压强度为2500Pa；2.50空气渗透量为2.50 m3/（hm2）；300雨水渗透值为300 Pa；25隔声值为25dB；0.33热对流阻抗值为0.33m2h/kJ；阳极氧化膜厚度为级。,4.2 铝及铝合金制品,（3）铝合金型材铝合金型材是将铝合金锭坯按需要长度锯成坯段，加热到400450，送入专门的挤压机中，连续挤出型材。挤出的型材冷却到常温后，切去两端斜头，在时效处理炉内进行人工时效处理，消除内应力，经检验合格后在进行表面氧化和着色处理，最后形成成品。在装饰工程中，常用的铝合金型材有窗用型材（46系列、50系列、65系列、70系列和90系列推拉窗型材；38系列、50系列平开窗型材；其他系列窗用型材）、门用型材（推拉门型材、地弹门型材等）、柜台型材、幕墙型材（120系列、140系列、150系列、180系列隐框或明框龙骨型材）、通用型材等。图4-8是90系列铝合金推拉窗的型材断面。,4.2 铝及铝合金制品,4.2 铝及铝合金制品,铝合金型材的断面形状及尺寸是根据型材的使用特点、用途、构造及受力等因素决定的。用户应根据装饰工程的具体情况进行选用，对结构用铝合金型材一定要经力学计算后才能选用。（4）铝箔与铝粉1铝箔铝箔是用纯铝或铝合金加工成6.3200m的薄片制品。铝箔具有良好的防潮、绝热性能，在建筑及装饰工程中可作为多功能保温隔热材料和防潮材料来使用。常用的铝箔制品有铝箔波形板、铝箔泡沫塑料板、铝箔牛皮纸、铝箔布等。,4.2 铝及铝合金制品,2铝粉铝粉（俗称“银粉”）是以纯铝箔加入少量润滑剂，经捣击压碎成为极细的鳞状粉末，再经抛光而成。铝粉质轻，漂浮力强，遮盖力强，对光和热的反射性能均很高。经适当处理后，也可变成不浮性铝粉。铝粉主要用于油漆和油墨工业。在建筑工程中铝粉常用来制备各种装饰涂料和金属防锈涂料，也可用于土方工程中的发热剂和加气混凝土中的发气剂。涂料铝粉的牌号及用途见下页表4-11。,4.2 铝及铝合金制品,表4-11 涂料铝粉的牌号及用途,另外，铝合金还可压制成五金零件（如把手、铰锁）、标志、商标、提把、嵌条、包角等装饰制品，既美观、金属感强，又耐久不易腐蚀。,返回,4.3 铜及铜合金制品,铜是最先冶炼出的金属，也是我