【正文】 料在建筑上應(yīng)用 ， 還存在著連接組合技術(shù)方面的問(wèn)題 ， 有待于進(jìn)一步探討 。 建筑工程學(xué)院 高頻振動(dòng)法生產(chǎn)金屬短纖維 建筑工程學(xué)院 非磁性金屬 ? 大多數(shù)金屬材料均具有磁性 ， 這種磁性對(duì)于普通的建筑物沒(méi)有什么影響 ， 而對(duì)有些結(jié)構(gòu)物卻有副作用 。 然后在常溫下對(duì)該合金進(jìn)行塑性加工成平板狀 ， 在使用過(guò)程中 ． 如果環(huán)境溫度達(dá)到進(jìn)行形狀記憶熱處理時(shí)的溫度 ， 則該合金將恢復(fù)成直角形狀 。 為了獲得良好的形狀恢復(fù)能力 ， 塑性加工時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)變量不能超過(guò)一定值 。 管道接頭的施工環(huán)境通常比較惡劣 ， 例如處于地下 、 水中或墻內(nèi)等位置 。 ? 很早以前人們就了解了某些金屬能與氫發(fā)生反應(yīng)的知識(shí) ， 例如在工業(yè)上利用鈦氫化合物的分解來(lái)制造金屬鈦的粉末 。 非晶質(zhì)金屬的內(nèi)部不存在晶界 、 錯(cuò)位 、 空位等結(jié)晶缺陷， 與普通的金屬相比導(dǎo)電性較小 ， 因此具有優(yōu)異的耐腐蝕性 。 ? l 具有優(yōu)異的耐腐蝕性 ? 將鉻含量為 8％ 的非晶質(zhì)含金放入食鹽水中 ， 幾乎不被腐蝕 ，這種優(yōu)異的耐腐蝕性主要來(lái)自于非晶質(zhì)合金表面生成的保護(hù)膜 。 建筑工程學(xué)院 ? 目前用于建筑物的裝飾性金屬表面膜的加工技術(shù)主要有以下幾種 。 對(duì)鋁合金進(jìn)行晶粒細(xì)化時(shí) ， 通常要添加錯(cuò)及錫等合金元素 ， 通過(guò)熱力學(xué)處理獲得超塑性鋁合金材料 ， 這種材料最初主要用作飛機(jī) 、 汽車上等形狀復(fù)雜的部件 。圖為鋁質(zhì)涂層極的屋頂材料結(jié)構(gòu) ， 為了改善屋頂工程的施工性和板材的耐久性 ， 將鋁質(zhì)涂層極作成五角形狀 ，使屋頂?shù)乃苄?、 隔音性 、 保溫性能等得到很大提高 。 目前這種鋁合金板材大量用于高層建筑的幕墻材料 。 目前主要有以下幾種新型鋁質(zhì)材料 。 二層 、 三層在底漆上鋪純金箔 ， 屋頂金鳳凰 ， 總耗金量大約 20kg， 勘稱金屬飾面建筑的典型代表 。通過(guò)上述方法 ， 可由液態(tài)金屬直接制造出金屬線材或極村 ， 與普通的金屬材料相比 ， 省去了溶解一鑄造一壓延、 拉拔一熱處理等復(fù)雜的工序 ， 不僅可以節(jié)省生產(chǎn)成本， 而且降低能耗 。 建筑工程學(xué)院 非晶質(zhì)金屬 ? 1） 非晶質(zhì)金屬的概念 ? 一般的金屬材料其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在空間按照一定規(guī)律整齊地排列成空間格子 ， 即形成晶體結(jié)構(gòu) ， 因此在宏觀性能上表現(xiàn)為具有較高的強(qiáng)度， 是電和熱的良導(dǎo)體 。 接頭的連結(jié)施工有關(guān)形狀記憶合金材料的研究與應(yīng)用剛剛起步 ， 還有許多機(jī)理 、特性以及如何應(yīng)用等問(wèn)題沒(méi)有完全明確 ， 價(jià)格較高也是在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制的一大原因 ， 因此還有待于今后進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究 。 例如鎳 鈦合金在醫(yī)療 、 生物科學(xué)方面 ， 可用于注入體內(nèi)使其發(fā)揮機(jī)能的材料 ， 如脊柱彎曲癥支撐材料 ， 人體內(nèi)臟注入藥液的微型泵 ， 以及各種止血鉗等 。 如果在合金材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于馬氏體相時(shí)施加外力 ， 馬氏作相的晶格將產(chǎn)生變形， 則合金材料在外觀上也將顯示出塑性應(yīng)變 。 其他合金由于結(jié)晶粒子晶界面容易破斷 ， 非單結(jié)晶不能利用 ， 不適用于工業(yè)生產(chǎn) 。 如圖 ， 將圓柱形金屬塊狀原材料夾在振動(dòng)機(jī)器上 ， 使其高速旋轉(zhuǎn) ， 在端面用高頻振動(dòng)的刃具切削金屬塊即可實(shí)現(xiàn)短纖維的量產(chǎn) 。 所以必須開(kāi)發(fā)成本低 ， 具有高比強(qiáng)度的金屬材料 。 但是由于價(jià)格高昂 ， 作為普通的建筑材料還沒(méi)有達(dá)到普及使用的程度 。 新型不銹鋼不含 Ni元素 ， 是在 19Cr－ 20Mo不銹鋼中添加 Nb、 Ti、 Zr等穩(wěn)定性更好的元素 。 ? l 低合金超高強(qiáng)度鋼是將馬氏體系低合金鋼進(jìn)行低溫回火制成 ， 較多地用于航空業(yè) ， 在建筑上主要用作連接五金件等 。 建筑工程學(xué)院 ? l 強(qiáng)化階段；受力超過(guò)屈服極限以后 ， 材料的變形隨著應(yīng)力的緩慢增加而逐漸加大 。 建筑上常用低合金鋼 。 例如普通碳素鋼在不同溫度下的晶格變化為： 建筑工程學(xué)院 建筑工程學(xué)院 晶粒之間的界面 — 晶界面 建筑工程學(xué)院 ? 在工業(yè)生產(chǎn)中 ， 為了提高金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐蝕性 ， 或者為了獲得某種特殊性能的材料 ， 常常在母體金屬元素中添加少量其他元素的原子制成合金材料 ，這種添加的金屬元素稱為合金元素 。 其中建筑鋼材的使用量最大 ， 主要用作結(jié)構(gòu)材料 ， 其產(chǎn)品形式有型材 、 板材 、 管材和線材；不銹鋼主要用于廚房設(shè)備 、 衛(wèi)生潔具和建筑裝飾； ? 鋁及鋁合金質(zhì)量輕 ， 耐腐蝕性強(qiáng) ， 裝飾性能好 ， 主要用于門窗 、 室內(nèi)外裝修 、 裝飾 、 幕墻材料和金屬器具； ? 銅的價(jià)格較貴 ， 只限于建筑五金 、 門窗和家具的裝飾或金屬器件 ， 用量很少 。 點(diǎn)缺陷包括空垃 、 間隙原子和置換原子 。 由該曲線可以看出 ， 對(duì)金屬材料施加拉力直至破壞 ， 在不同的階段具有以下力學(xué)特性 。 這時(shí)的應(yīng)力稱為極限抗拉強(qiáng)度 。 所以對(duì)于工程上使用的鋼材 ， 不僅希望具有較高的強(qiáng)度極限和屈服強(qiáng)度 ， 而且還希望屈強(qiáng)比值適當(dāng)降低 。 最近又開(kāi)發(fā)出 Cr含量更大的新品種不銹鋼 ， 可耐 500—700℃高溫 ， 用于火力發(fā)電廠或建筑物中的耐火覆蓋層 。 建筑工程學(xué)院 耐火鋼 ? 雖然鋼材在常溫下具有很高的強(qiáng)度 ， 但是耐熱性差 ， 隨溫度升高強(qiáng)度降低 ， 變形嚴(yán)重 。 建筑工程學(xué)院 常用金屬的比強(qiáng)度 建筑工程學(xué)院 耐低溫金屬材料 ? 金屬材料在常溫下具有很高的強(qiáng)度和韌性 ， 隨著溫度降低 ， 金屬材料的韌性下降 ， 開(kāi)始緩慢下降 ， 當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí) ， 對(duì)于很小的溫度變化 ， 金屬的韌性突然降低 ， 該溫度稱為金屬材料的臨界脆性溫度 。 例如高智能化的建筑物 、 核熔爐 、 磁懸浮鐵路系統(tǒng)等容易產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng) ， 如果采用普通的具有磁性的金屬材料 ， 在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生力的作用 ， 不利于結(jié)構(gòu)體的正常運(yùn)行 。 之后再冷卻至室溫條件 ， 如果合金的形狀不再改變 ， 仍然保持直角狀態(tài) ， 叫做單方向性記憶型；如果在常溫下合金又恢復(fù)成平板形狀 ， 叫做雙向性記憶型 。 如果應(yīng)變過(guò)大 ， 破壞了合金內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu) ， 即使加熱到相變溫度 ， 形狀也不能完全回到初始位置 。 利用形狀記憶合金做配管的接頭 ， 可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)量 ， 使配管在現(xiàn)場(chǎng)的連接施工變得省力 、 簡(jiǎn)單 。 20世紀(jì) 60年代后葉一 70年代前葉 ， 人們開(kāi)始探討利用金屬與氫的反應(yīng)來(lái)貯藏氫 ， 開(kāi)發(fā)了許多能夠重復(fù)性地吸收 、 放出氫元素的合金材料 。 利用這一特性 ， 將非晶質(zhì)金屬加工成薄膜狀材料用于防腐覆蓋層 ， 其加工方法也比普通的金屬容易得多 ， 現(xiàn)在已經(jīng)能夠生產(chǎn)出寬幅的板狀材料 。 在酸性 、 堿性溶液中 ， 非晶質(zhì)含金也表現(xiàn)出比不銹鋼更加優(yōu)良的耐蝕性 ， 在這些腐蝕性介質(zhì)中不銹鋼難以避免地會(huì)發(fā)生孔蝕和縫隙腐蝕， 而非晶質(zhì)合金卻不會(huì)發(fā)生這些腐蝕現(xiàn)象 ， 圖 1 18所示為鋁鎳不銹鋼與非晶質(zhì)金屬在鹽酸溶液中的耐腐蝕性比較 ， 由圖可見(jiàn) ， 隨著鹽酸濃度的增加 ， 不銹鋼被腐蝕的速度迅速增大 ， 而非晶質(zhì)金屬幾乎不被腐蝕 。 ? 1） 電化學(xué)方法形成氧化膜 ? 在金屬表面利用電化學(xué)方法人工形成氧化膜獲得裝飾效果 ， 這種方法廣泛用于鋁和鈦金屬 。 ? 從 20世紀(jì) 80年代開(kāi)始應(yīng)用于建筑領(lǐng)域 ， 利用鋁合金的超塑性特點(diǎn)加工形狀復(fù)雜的內(nèi)外裝修板材 。 ? 錯(cuò)質(zhì)涂層材料不僅用于屋頂 ， 還大量用作建筑物的窗框材料 ， 在鋁質(zhì)涂層板材表面加工成凹凸不平的花紋或云霧狀 ， 獲得良好的裝飾效果 。 通過(guò)改變電解液的組成和溫度 、 電流密度及鋁合金的成分等因素 ， 可以獲得不同成分的氧化膜 ， 得到金色 、 銀色 、 黑色等不同的表面顏色 ， 賦予鋁合金板材優(yōu)良的裝飾性 。 鋁合金材料具有質(zhì)量輕 、 強(qiáng)度高 、 延展性好 、 耐腐蝕性好 、 表面有光澤 、裝飾性能好等優(yōu)點(diǎn) ， 在建筑領(lǐng)域大量用作建筑物的門窗 、 外墻幕墻材料及室內(nèi)裝修 ， 是 20世紀(jì)后半期開(kāi)始大量應(yīng)用的新型建筑材料 。 建筑工程學(xué)院 裝飾性金屬表面膜 ? 金屬表面膜用于建筑物的裝飾在古代已有先例 ， 圖為坐落在日本的古都京都的金閣寺 ， 又名鹿苑寺 ， 建于1397年 ， 建筑物共有三層 。 陰極真空噴鍍法為 107——109 ℃ /s， 液體急冷法為 105——106 ℃ /s 。 圖 11N吸氫合金的制冷制熱空調(diào)機(jī)理 。 為了保證配智能順利地插入接頭內(nèi)， 并且在接頭還有充分收縮能力時(shí)就與配管相接合 ， 要控制配管外徑的尺寸高敬 圖 13 14形狀記憶合金配管性在 2％ 以內(nèi) 。 建筑工程學(xué)院 ? l 醫(yī)療器械：?jiǎn)蜗蛐托螤钣洃浐辖鸪擞糜诠艿澜宇^和宇宙開(kāi)發(fā)用天線之外 ， 還用于電子連結(jié)器 、半導(dǎo)體密封部位 、 各種夾鉗 、 U型金屬件等 。 這種隨著溫度的變化而發(fā)生的馬氏作變態(tài)和逆變態(tài)過(guò)程叫做 “ 馬氏變態(tài) ” 過(guò)程 ， 在這個(gè)過(guò)程中， 要不施加外力作用 ， 合金的外形不會(huì)發(fā)生變化 。 到 1970年 ， 包括銅 鋅 鋁合金在內(nèi) ， 人們已開(kāi)發(fā)出十幾種具有形狀記憶功能的合金材料 ， 然而已經(jīng)走向?qū)嵱没膬H有鎳 鈦合金和銅 鋅 鋁合金兩種 。 目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出采用高頻振動(dòng)法由金屬塊狀材料直接制造短纖維的技術(shù) ， 其生產(chǎn)效率更高 。但鈦金屬成本較高 ， 難以作為結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際工程中大量使用。 同時(shí) ， 鈦金屬熱膨脹系數(shù)小 ， 焊接性能也好 ， 是理想的建筑材料 。 在比較苛刻的環(huán)境條件下仍然免不了受到腐蝕而生銹 。 建筑工程學(xué)院 ? 目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的超高強(qiáng)度鋼材按照合金元素的含量分為低合金系 、 中合金系和