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钛(合金)板

钛(Titanium)最早是由英国科学家格雷戈尔(Gregor)于1791年从钛铁矿石中发现的,德国化学家克拉普鲁斯(Klaproth)于1795年也从金红石中发现了这一元素,并命名为“钛”。由于钛的化学活性高,提炼困难,直至1910年才由美国科学家亨特(Hunter)首次用钠还原提炼出纯钛。1940年卢森堡科学家克罗尔(kroll)用镁还原法制得了海绵钛,从此奠定了钛的大规模工业化生产的基础。 钛在地壳中的储量非常丰富,它仅次于铁、铝、镁,居第四位,比常用金属铜、镍、铅、锌的总和还多十几倍。工业上用来生产钛的矿石有金红石、白钛矿、钙钛矿、钛铁矿等。 由于钛具有多种优异的特性,它被广泛用于军工、航空航天、舰艇、石油化工、冶金、轻工、电力、海水淡化和日常生活等工业生产中。钛的应用首先是从军工和航空工业开始的,它的发展随着军备、航空制造业的发展经受了数次大起大落,常被称为“太空金属”、“第三金属”。总体来说,钛的发展速度很快,甚至超过了其他任何有色金属。

在建筑中,钛常被加工为厚度0.3~0.4的金属薄板用于建筑屋面、外墙。

产品特点:

从外形上看,金属钛呈银灰色,与钢铁相似,它与普通金属相比具有很多优良的性能:

1.       密度小强度高,用于建筑中能够满足建筑轻型化的需要。钛的密度为4.54g/cm3,仅为普通结构钢的56%,而强度与普通结构钢相当或更高,在金属结构材料中,钛的比强度(材料强度和密度的比值)是最高的,许多合金(如锌板)中加入少量的钛后性能得到很大的改善。

2.       钛在自然环境中极易在表面与氧形成一层坚固的氧化物薄膜,使其在氧化性酸、碱、盐介质,特别是在湿氯气和海水中,具有优异的抗腐蚀性能,氧化膜的厚薄不同,可变幻出不同的色彩。由于它耐腐蚀性能极强,考虑到长期的维修费用,其长期综合成本并不比其他金属高许多,特别适合于用在苛刻的环境下如海滨、酸雨、火山地带。某些生产厂商甚至愿意提供100年耐久年限的保证。

3.       钛的膨胀系数为8.2×103mm/ m·℃,约是不锈钢和铜的一半,在急冷急热时应力小,适于在温度变化较大的环境中使用,更适合用作温度变化较大的部位如建筑屋面。

4.       钛属于不燃材料,其熔点高达1660,在火灾测试中能够经受1100的高温。作为结构材料,钛合金具有比铝合金好得多的热强性。

5.       钛具有好的韧性和抗疲劳性能,焊接性能好、低温性能好,即使在-196下,也不呈现低温脆性,非常适合特殊情况下的结构运用。

6.       钛在金属里属于隔热性能最佳的一类,其导热系数约为铝的1/10

7.       某些钛合金还具有超导性能、记忆性能和贮氢性能等特殊功能。

设计选用要点:

1.       钛的诸多优异性质决定了钛材同样非常适宜于用作各种环境下的建筑墙屋面材料,在建筑中以屋面用钛居多,约占60%,外墙约占30% 一般厚度仅需达到0.3mm即可,通常采用类似于薄皮锌板、铜板的咬合构造方式。

2.       目前,钛的冶炼过程中过高的成本导致钛的价格昂贵(比不锈钢贵23倍),除了极少数大投资建筑外,它在建筑中的应用比例还微乎其微。虽然一次投资较大,然而从其超强的耐腐蚀性能、强度、重量、使用寿命以及建筑使用周期、建筑荷载、综合维护成本等方面综合考虑,钛与其他金属相比还是有一定竞争力的。

3.       在实践中,更为经济有效的解决方法是使用钛与普通钢的复合材料即钛钢复合板,既有钛的耐蚀性,又有普通钢板作为结构物的强度。


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