一、鈦材在建筑領域中的使用特性

1.1 密度小(xiao)，強度高

純鈦的(de)比重(zhong)是(shi)鋼的(de)60%，在鋼架支撐鈦板的(de)設計中，鈦材料具有(you)減重(zhong)的(de)優勢(shi)，能(neng)滿足建材輕量(liang)化的(de)要(yao)求(qiu).作(zuo)為(wei)輕質材料，用(yong)作(zuo)建筑(zhu)材料，在結構(gou)上載荷(he)小，容易(yi)吊(diao)裝(zhuang).鈦的(de)機(ji)械性(xing)能(neng)還使它具有(you)耐久性(xing)、抗(kang)震性(xing)及(ji)抗(kang)彎曲性(xing)能(neng)好，遭到強(qiang)烈(lie)振(zhen)動(地(di)震)以及(ji)暴風雨的(de)沖擊也不(bu)易(yi)損壞(huai). Ti是(shi)絕(jue)緣性(xing)能(neng)最好的(de)金屬之一，其熱(re)導率為(wei)10BTU/h-F，是(shi)Al的(de)1/10，它能(neng)夠提高(gao)建筑(zhu)物的(de)節能(neng)效(xiao)率.

1.2 低的熱膨(peng)脹(zhang)系數

在所有(you)(you)建筑用金屬材(cai)料(liao)中，Ti的(de)熱(re)(re)膨脹(zhang)系數是不銹鋼(gang)的(de)50%，是Al的(de)30%，具有(you)(you)最低(di)的(de)熱(re)(re)膨脹(zhang)系數.它與玻(bo)璃、混凝土、磚和(he)石頭的(de)差(cha)不多.這就允許設計時使用鈦(tai)(tai)材(cai)和(he)玻(bo)璃作為主要(yao)建筑材(cai)料(liao).一(yi)(yi)個典型的(de)有(you)(you)縫屋(wu)頂(ding)需要(yao)周期性的(de)橫向縫，鈦(tai)(tai)材(cai)則可按屋(wu)頂(ding)的(de)長度軋制(zhi)成一(yi)(yi)個連續(xu)的(de)板，而不需要(yao)留縫來補償膨脹(zhang)或收(shou)縮.另外，鈦(tai)(tai)材(cai)的(de)熱(re)(re)應力也很低(di)，是不銹鋼(gang)的(de)一(yi)(yi)半(ban)，鋁材(cai)的(de)三分之(zhi)一(yi)(yi).

1.3 鈦(tai)材的(de)機(ji)械和(he)加工性能(neng)

純Ti具(ju)(ju)有(you)中等強度和(he)(he)優異的(de)(de)焊接性(xing)(xing)能(neng)，它(ta)最(zui)(zui)適合于(yu)(yu)建筑(zhu)物(wu)的(de)(de)屋頂及護墻(qiang). Ti一15—3合金(jin)具(ju)(ju)有(you)高強度，用于(yu)(yu)建筑(zhu)物(wu)的(de)(de)各種支架(jia)和(he)(he)橫梁.最(zui)(zui)近興起的(de)(de)超級不銹鋼建筑(zhu)外墻(qiang)與屋頂，其加(jia)工性(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)焊接仍遜于(yu)(yu)Ti.Ti易加(jia)工成薄板材(cai)，不易變形，焊接性(xing)(xing)能(neng)好.標準的(de)(de)金(jin)屬(shu)成型(xing)工具(ju)(ju)、加(jia)工方法和(he)(he)技術都用于(yu)(yu)剪切、成型(xing)、機加(jia)和(he)(he)Ti的(de)(de)聯結.鈦(tai)材(cai)能(neng)夠(gou)采用通用的(de)(de)TIG焊接工藝進(jin)行組件(jian)之間的(de)(de)連接，而且鈦(tai)材(cai)可(ke)自我恢復的(de)(de)氧化膜(mo)可(ke)以防止(zhi)焊接受(shou)到破壞.此外，采用二次(ci)加(jia)工技術能(neng)根據客戶的(de)(de)需要對鈦(tai)材(cai)的(de)(de)表(biao)面(mian)進(jin)行加(jia)工，諸如蝕(shi)刻、壓(ya)(ya)花、旋(xuan)壓(ya)(ya)、噴砂、電鍍和(he)(he)打孔等。

1.4 良好的耐(nai)蝕性

鈦材表面有(you)一層(ceng)厚(hou)度不(bu)超過10 21m的氧(yang)化膜，它在(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境(jing)中非常穩定.對空(kong)氣、海水及各種化學試劑具有(you)優越(yue)的耐蝕(shi)(shi)性，是目前最能適應各種環境(jing)的原(yuan)材料(liao).鈦材能抵御城(cheng)市污染、工(gong)業輻射和(he)極端的侵蝕(shi)(shi)性大(da)氣條件的腐(fu)蝕(shi)(shi);不(bu)會(hui)因紫外(wai)線照射而風化褪色(se);耐酸雨(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi);能抵抗應力、點狀和(he)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi).

1.5無環境污染

具(ju)有相應的惰性，可(ke)以被100%地回收，不分解，所以不污(wu)染環境.而(er)當其它(ta)的金屬暴(bao)露在污(wu)染物中則會被侵蝕(shi)或腐蝕(shi)，泄漏(lou)出金屬離子(zi)，進入地下(xia)水，帶來環境問題.鈦(tai)(tai)材(cai)符合“綠色建筑(zhu)產品規(gui)范”，它(ta)在所有的建筑(zhu)用金屬中惰性最(zui)強，壽命最(zui)長.最(zui)近在阿姆斯特丹(dan)修建的Scheep—博物館(guan)就是使用鈦(tai)(tai)材(cai)進行包覆.

1.6使用壽命長

當鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)用(yong)于屋頂或(huo)外部墻的包覆(fu)時(shi)，其初始材(cai)(cai)料成本(ben)比(bi)其它(ta)金(jin)(jin)屬(shu)高(gao).加工(gong)和(he)(he)(he)安裝費用(yong)與其它(ta)金(jin)(jin)屬(shu)類似(si)，鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)的加工(gong)和(he)(he)(he)安裝成本(ben)僅比(bi)不銹鋼高(gao)10%.而鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)的耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性使(shi)其不需要進行維修，可保證100年不會(hui)被腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)穿透.從總的壽命周期成本(ben)來看，比(bi)其它(ta)金(jin)(jin)屬(shu)具有(you)優(you)越性，在高(gao)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)環境中，如海岸(an)城市和(he)(he)(he)工(gong)業區(qu)顯得(de)更為突出.對建(jian)(jian)筑(zhu)應用(yong)，美觀和(he)(he)(he)耐蝕(shi)(shi)性都是(shi)現代建(jian)(jian)筑(zhu)的建(jian)(jian)筑(zhu)師和(he)(he)(he)設計者們主(zhu)要考慮的問(wen)題.工(gong)業純鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(1級和(he)(he)(he)2級)產(chan)品在建(jian)(jian)筑(zhu)中是(shi)應用(yong)最(zui)多(duo)的.雖然鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)在西方建(jian)(jian)筑(zhu)應用(yong)的歷史(shi)不太長，但在日本(ben)已有(you)25年以(yi)上的應用(yong)歷史(shi)了(le)，有(you)上百的建(jian)(jian)筑(zhu)物都使(shi)用(yong)了(le)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)，使(shi)許多(duo)重污染地(di)區(qu)、都市和(he)(he)(he)濱海地(di)區(qu)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)問(wen)題得(de)到了(le)解(jie)決.

1.7 自然的表面光澤

作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)建筑材(cai)(cai)料，鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)不但(dan)擁(yong)有自然光(guang)(guang)(guang)澤，而且經(jing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化能呈(cheng)現(xian)(xian)不同(tong)色(se)(se)彩(cai)，加之其耐蝕性優越，勿需(xu)鍍一(yi)層防(fang)腐膜(mo).由于(yu)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)的(de)(de)反(fan)(fan)射(she)(she)率較小，并呈(cheng)現(xian)(xian)淡銀灰色(se)(se)，故(gu)其自然色(se)(se)澤令(ling)人(ren)滿(man)意(yi).鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)經(jing)過退火(huo)和(he)(he)酸洗(xi)(xi)后，表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)熠熠生(sheng)輝.采取(qu)對金(jin)(jin)屬(shu)(shu)進行(xing)(xing)陽極(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化以及(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化前對表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)自然光(guang)(guang)(guang)澤進行(xing)(xing)調整的(de)(de)方法來(lai)(lai)改變(bian)色(se)(se)調，以滿(man)足顧客對顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)要求. Ti的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)是(shi)Ti金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)與空(kong)氣(qi)/水發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)而形(xing)成(cheng)的(de)(de).和(he)(he)不銹鋼(gang)、Al的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)相(xiang)(xiang)比，鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)突(tu)出(chu)的(de)(de)耐蝕性正是(shi)該層氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo).鈦(tai)(tai)(tai)板表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)不同(tong)顏(yan)色(se)(se)取(qu)決(jue)于(yu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)的(de)(de)不同(tong)厚度(du)(<10 am，銀色(se)(se); 12 am，金(jin)(jin)色(se)(se); 20 D_m，棕色(se)(se);35 nm，藍(lan)色(se)(se)).通(tong)過調整氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)厚度(du)以及(ji)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)光(guang)(guang)(guang)澤度(du)，可以使建筑用鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)呈(cheng)現(xian)(xian)多姿多彩(cai)的(de)(de)外觀.建筑用鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)結構多樣(yang)，從柔軟(ruan)、粗糙到銀光(guang)(guang)(guang)閃閃的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)應(ying)有盡有.經(jing)過陽極(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化處(chu)理后，其色(se)(se)彩(cai)和(he)(he)光(guang)(guang)(guang)澤不會(hui)消退，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)會(hui)增厚，這(zhe)(zhe)樣(yang)，因光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)干涉——彩(cai)虹(hong)原理就(jiu)產生(sheng)了(le)顏(yan)色(se)(se).光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)穿過這(zhe)(zhe)層氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化膜(mo)時(shi)，一(yi)部(bu)分被反(fan)(fan)射(she)(she)，一(yi)部(bu)分被折(zhe)射(she)(she)，一(yi)部(bu)分被吸收.反(fan)(fan)射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)的(de)(de)相(xiang)(xiang)位不同(tong)，產生(sheng)干涉，表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)就(jiu)呈(cheng)現(xian)(xian)出(chu)不同(tong)顏(yan)色(se)(se).為(wei)了(le)保持鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)在建筑上(shang)使用時(shi)顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)穩(wen)定性，在實(shi)際生(sheng)產中(zhong)要考慮表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)光(guang)(guang)(guang)澤控制技(ji)術，即退火(huo)和(he)(he)酸洗(xi)(xi)狀(zhuang)況的(de)(de)調節.可從光(guang)(guang)(guang)澤監測裝置反(fan)(fan)饋檢(jian)測結果來(lai)(lai)調節退火(huo)(溫度(du)、時(shi)間(jian))和(he)(he)酸洗(xi)(xi)(溫度(du)、時(shi)間(jian)、酸配比)的(de)(de)狀(zhuang)況.

二、建筑使用鈦材成為一種時尚

博物(wu)館已成為(wei)(wei)(wei)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個肖像，為(wei)(wei)(wei)未(wei)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)項目打開(kai)了大(da)門(men).新的(de)(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)包括美國(guo)、加拿大(da)、蘇格蘭(lan)、英國(guo)、德(de)國(guo)、比利(li)時、秘魯，正(zheng)在(zai)(zai)建(jian)(jian)(jian)設(she)中的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)瑞(rui)士、新加坡(po)和(he)埃及.阿(a)布札比機場用(yong)(yong)Ti量(liang)近百噸，是機場用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)做為(wei)(wei)(wei)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)結(jie)構材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)例.作為(wei)(wei)(wei)世(shi)界上(shang)(shang)最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)生產(chan)商(shang)和(he)供應(ying)(ying)(ying)商(shang)，TIMET支持并推動鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)在(zai)(zai)全球建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)業上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)推廣應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)，它(ta)不僅(jin)能夠為(wei)(wei)(wei)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)領(ling)域提供種(zhong)(zhong)類齊全的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)品和(he)各(ge)式增值服(fu)務，而且它(ta)還能夠承諾100年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)質保期(qi).鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)在(zai)(zai)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)，日本處于領(ling)先地(di)位，已有(you)28年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)歷(li)史，有(you)上(shang)(shang)百例建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)物(wu).早(zao)在(zai)(zai)1973年(nian)(nian)，日本大(da)分縣佐(zuo)賀關町(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)早(zao)吸日女神社就最先使(shi)用(yong)(yong)了鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)作金黃色屋(wu)頂(ding).在(zai)(zai)各(ge)種(zhong)(zhong)使(shi)用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)中，除屋(wu)頂(ding)外，還有(you)大(da)廈(sha)的(de)(de)(de)(de)(de)外壁(bi)、幕(mu)墻、封檐板、天(tian)棚、港灣設(she)施(shi)、橋(qiao)梁、海(hai)底(di)隧道、雕塑(su)、裝(zhuang)(zhuang)飾(shi)(shi)物(wu)、紀(ji)念(nian)碑、欄(lan)桿(gan)、管(guan)道、防蝕(shi)包覆等等.鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)在(zai)(zai)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)，使(shi)許(xu)多(duo)重污染(ran)地(di)區(qu)，都市和(he)濱海(hai)地(di)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)問題得到圓滿解(jie)決，也為(wei)(wei)(wei)Ti在(zai)(zai)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)領(ling)域開(kai)辟了新的(de)(de)(de)(de)(de)發展空間.近十多(duo)年(nian)(nian)間日本建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)從(cong)1990年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)64 t，上(shang)(shang)升(sheng)至2000年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)113 t，其中1995年(nian)(nian)高達294 t.建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)也從(cong)最初的(de)(de)(de)(de)(de)以屋(wu)頂(ding)為(wei)(wei)(wei)主(63.7%)轉為(wei)(wei)(wei)以幕(mu)墻為(wei)(wei)(wei)主.9%).我(wo)國(guo)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)業中鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)還處在(zai)(zai)起步階(jie)段(duan)，僅(jin)在(zai)(zai)裝(zhuang)(zhuang)飾(shi)(shi)方面有(you)所應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)，總(zong)量(liang)不超過10 t.面對蓬勃興起的(de)(de)(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)藝(yi)術建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)，相信我(wo)國(guo)也會趕上(shang)(shang)時代潮流，關注鈦(tai)(tai)(tai)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)在(zai)(zai)建(jian)(jian)(jian)筑(zhu)(zhu)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)發和(he)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)，推動我(wo)國(guo)鈦(tai)(tai)(tai)工業的(de)(de)(de)(de)(de)發展。