【大学课件】建筑材料 金属材料

建筑材料金属材料-金属材料在建筑领域发挥着重要作用，它具有强度高、耐久性好、可塑性强等特点，广泛应用于各种建筑结构和装饰材料中课程概述课程目标课程内容学习方法深入了解金属材料在建筑工程中的应用，涵盖金属材料的特性、分类、性能、加工结合理论讲解、案例分析、实验操作等多掌握金属材料的特性、分类、性能、加工工艺、应用领域、发展趋势等内容种方式，帮助学生系统学习金属材料知识工艺及选用原则金属材料特性强度高延展性好导热性好导电性好金属材料具有较高的强度，能金属材料在一定条件下可以被金属材料能够有效地传导热量金属材料具有良好的导电性，够承受较大的外力而不易变形拉伸成细丝或压成薄片，具有，这使得它们在热交换和散热是制作电线、电缆和电子元件或断裂良好的延展性和塑性方面具有应用价值的重要材料铁素材铁是地壳中含量最高的金属元素之一，也是人类最早利用的金属材料之一铁的物理性质稳定，具有较高的强度、韧性和延展性铁的化学性质活泼，容易与氧气、水等物质发生反应，形成氧化铁，也就是我们常说的锈铁的熔点为1538℃，沸点为2750℃，密度为

7.87克/厘米3钢铁高强度延展性耐腐蚀性钢铁具有很高的强度和韧性，适用于承重结钢铁可塑性好，易于加工成各种形状，满足通过表面处理，钢铁可以抵抗腐蚀，延长使构和大型建筑不同的设计需求用寿命钢铁的种类碳素钢合金钢12碳素钢是铁和碳的合金，按含合金钢是在碳素钢中加入其他碳量分为低碳钢、中碳钢和高元素的合金，具有更高的强度碳钢、韧性、耐腐蚀性和耐高温性等优异性能特殊钢3特殊钢是具有特殊性能的钢，例如不锈钢、工具钢、耐热钢等钢铁的制备炼钢1将生铁中的碳和其它杂质去除，制成钢炼铁2用焦炭还原铁矿石，制成生铁原料3铁矿石，焦炭，石灰石钢铁的加热处理退火1降低硬度，改善加工性能正火2细化晶粒，提高强度淬火3提高硬度，增强耐磨性回火4降低脆性，改善韧性钢铁的腐蚀与防护电化学腐蚀化学腐蚀钢铁在潮湿的环境中会发生电化钢铁在酸性或碱性环境中会发生学腐蚀，导致表面形成氧化铁，化学腐蚀，导致金属表面发生化即铁锈学反应，形成腐蚀产物防护措施常见的防护措施包括涂层、镀层、添加缓蚀剂和改变金属的微观结构铜及其合金铜是一种重要的有色金属，具有优良的导电性、导热性和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、电子、机械等领域常见的铜合金包括黄铜、青铜、白铜等黄铜是铜与锌的合金，具有良好的机械性能和耐磨性青铜是铜与锡的合金，具有良好的耐腐蚀性和耐磨性白铜是铜与镍的合金，具有良好的耐腐蚀性和装饰性铝及其合金铝是地壳中含量最丰富的金属元素之一，具有轻质、强度高、耐腐蚀、导电导热性能好等优点，广泛应用于建筑、航空航天、汽车等领域铝合金是指将铝与其他金属元素合金化，进一步改善其性能，如提高强度、耐热性、耐磨性等常见的铝合金包括铝镁合金、铝硅合金、铝铜合金等轻质金属材料密度低强度高加工性好轻质金属材料的密度较低，可以有效尽管密度低，轻质金属材料的强度却轻质金属材料的加工性良好，易于成降低建筑物重量，减少基础和结构的很高，可以满足现代建筑结构的强度型和加工，可用于多种建筑形式和装负荷要求饰贵金属及其合金金银铂金是一种化学元素，符号为Au，原子序数银是一种化学元素，符号为Ag，原子序数铂是一种化学元素，符号为Pt，原子序数为79它是一种柔软、无气味的黄白色贵为47它是一种柔软、白色的贵金属，导为78它是一种灰白色、耐腐蚀、密度高金属，在化学上是惰性金属，不易与其他元电性和导热性极佳的贵金属，熔点极高，比金更稀有，常用于素反应珠宝、化学和电子领域金属材料的机械性能强度材料抵抗外力破坏的能力硬度材料抵抗表面压痕的能力塑性材料在断裂前产生永久变形的能力韧性材料抵抗冲击破坏的能力金属材料的物理性能1000100密度导热性100100导电性磁性金属材料的物理性能对建筑设计和施工至关重要，影响着结构安全、热量传递和电气性能等方面金属材料的化学性能耐腐蚀性耐氧化性金属材料的化学性能决定了它们在不同环境中的耐腐蚀性、抗氧化性等.金属材料的耐久性耐腐蚀性抗疲劳性金属材料在恶劣环境中抵抗腐蚀金属材料在反复荷载下抵抗断裂的能力至关重要，这直接影响其的能力，例如桥梁或建筑结构在使用寿命例如，在潮湿或盐雾车辆荷载下承受的反复应力环境中，钢铁需要特殊的防腐处理抗蠕变性在高温环境下，金属材料在持续荷载作用下发生缓慢形变的能力例如，涡轮叶片在高温下承受长时间工作状态金属材料的加工工艺切割1根据设计图纸和尺寸要求，将金属材料切割成所需的形状和尺寸常用的切割方法包括气割、等离子切割、激光切割等成形2将切割后的金属材料通过各种成形工艺，使其具有特定的形状和尺寸常用的成形工艺包括冲压、弯曲、拉伸、挤压等焊接3将切割和成形后的金属材料，通过焊接连接在一起，形成整体结构表面处理4对金属材料进行表面处理，以提高其耐腐蚀性、美观性、功能性等，常见的表面处理方法包括喷涂、电镀、氧化等金属材料的焊接技术熔焊通过加热金属使其熔化，并使熔化的金属相互融合形成连接的焊接方法压焊通过压力使金属表面相互接触，并发生原子间的结合而形成连接的焊接方法钎焊利用熔点低于母材的填充金属，在低于母材熔点的温度下，使填充金属熔化，并与母材结合形成连接的焊接方法金属材料的质量检测化学成分分析显微组织分析确保材料的化学成分符合标准，例如观察材料的晶粒尺寸、形状、分布等碳含量、合金元素等，了解材料的内部结构机械性能测试测定材料的强度、硬度、塑性、韧性等，评估材料的力学性能金属材料的环保性可回收性循环利用可持续发展金属材料可以反复回收利用，降低对自然金属回收利用可以减少废弃金属的堆积，金属材料的环保性促进了可持续发展，为资源的依赖，减少环境污染避免土地占用和环境污染后代保留宝贵的自然资源金属材料的安全性防火性能结构安全性施工安全金属材料的防火性能取决于材料的种类和表金属材料的结构强度和稳定性是建筑安全的金属材料的加工和安装过程应遵循严格的安面处理方式重要保障全规范，确保施工人员的安全钢材的选择和使用强度和硬度耐腐蚀性加工性能经济效益根据建筑物的结构和荷载要求考虑建筑环境的腐蚀性，选择选择易于加工和成型的钢材，综合考虑钢材的性能、价格和，选择合适的强度等级和硬度耐腐蚀性能良好的钢材，或进例如冷弯钢板，方便施工和减供应情况，选择最经济合理的等级的钢材行表面处理以提高耐腐蚀性少浪费钢材有色金属材料的应用建筑装饰电力和电子铜、铝、钛等材料应用于门窗、铜、铝等材料广泛用于导线、电幕墙、装饰板等，提升建筑美观缆、电子元件等，满足现代社会度和耐久性对电力和电子产品的需求交通运输铝合金材料应用于飞机、汽车、船舶等，实现轻量化和节能减排新型金属材料的发展轻质化高性能化开发更轻、更强的金属材料，以降低提升金属材料的强度、耐腐蚀性和耐能耗和提高效率高温性能，以满足更苛刻的应用需求可持续性探索可回收、可降解和可再生金属材料，以减少环境影响装配式建筑中的金属材料装配式建筑中，金属材料广泛应用于结构构件、外墙板、屋面板、门窗等例如，轻钢结构住宅、钢结构厂房等金属材料在装配式建筑中具有重量轻、强度高、易加工、耐腐蚀等优点，可以有效提高建筑效率、降低成本、节约能源装饰装修中的金属材料金属材料在装饰装修中应用广泛，常见于门窗、楼梯、扶手、栏杆、吊顶、墙面、地面等金属材料的装饰效果多样，可通过不同的材质、颜色、形状、表面处理等方式实现不同的装饰风格，例如不锈钢、铜、铝、钛等金属材料可用于打造现代、简约、奢华等风格金属材料的未来趋势智能金属轻量化能够感知环境变化并做出响应的随着节能环保理念的深入，轻质金属材料，在航空航天、医疗器高强金属材料将在汽车、航空等械等领域拥有广阔的应用前景领域得到更广泛的应用可回收利用高性能合金可循环利用的金属材料将成为未具有优异的耐腐蚀性、高温强度来发展的重要方向，为实现可持和抗疲劳性能的金属材料将满足续发展提供保障未来高端制造业的需求课程总结与思考知识回顾未来展望回顾本课程中所学习的金属材料展望未来金属材料的发展趋势，种类、特性、加工工艺等知识，思考如何将新材料应用到建筑领并思考这些知识在实际建筑设计域，推动建筑行业的可持续发展和施工中的应用实践应用鼓励学生将课堂所学知识与实际项目结合，通过实践锻炼提升对金属材料的应用能力参考文献建筑材料学金属材料建筑材料性能与应用中国建筑工业出版社机械工业出版社高等教育出版社。