《建筑金屬材料》課件

建筑金屬材料建筑金屬材料是建筑結(jié)構(gòu)和裝飾中不可或缺的一部分。它們提供強(qiáng)度、耐久性和美觀性，廣泛應(yīng)用于各種建筑項(xiàng)目。課程概述課程目標(biāo)幫助學(xué)生了解建筑金屬材料的分類、性能、應(yīng)用、加工、維護(hù)等方面的知識。培養(yǎng)學(xué)生對建筑金屬材料的選用、設(shè)計(jì)、施工等方面的能力。課程內(nèi)容包括金屬材料概述、鐵及鐵合金、有色金屬合金、金屬腐蝕和防護(hù)、金屬焊接工藝、建筑金屬材料的性能要求、建筑金屬材料的生產(chǎn)加工等。重點(diǎn)介紹建筑金屬材料的特性和應(yīng)用，以及在建筑工程中的實(shí)際應(yīng)用案例。金屬材料概述金屬材料是建筑工程中廣泛使用的材料之一。強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)韌性好，不易斷裂耐腐蝕性好，使用壽命長金屬材料在建筑結(jié)構(gòu)中扮演著重要角色。鋼筋混凝土金屬屋頂和墻體金屬門窗金屬材料的應(yīng)用范圍廣泛。橋梁高層建筑體育場館鐵及鐵合金11.鐵的特性鐵是一種重要的金屬元素，具有良好的延展性、可塑性和導(dǎo)熱性，且價格相對低廉。22.鐵合金概述鐵合金是指鐵與其他金屬或非金屬元素混合而成的合金，例如：碳、錳、硅、磷、硫等元素。33.鐵合金的應(yīng)用鐵合金廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、交通、能源等領(lǐng)域，作為制造鋼材、鑄鐵等材料的重要原料。44.分類和性能鐵合金根據(jù)其成分和性能，可以分為多種類型，例如：鑄鐵、鋼、合金鋼等。鋼鐵的分類和性能碳素鋼含碳量低于2.11%，具有良好的塑性和韌性，可通過熱處理改變其性能。分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。合金鋼在碳素鋼中加入其他元素，如錳、硅、鉻、鎳等，提高其強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性等。工具鋼含碳量高，具有高硬度和耐磨性，用于制造刀具、模具等工具。不銹鋼含鉻量高，具有良好的耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、化工等領(lǐng)域。鋼材的熱處理1退火降低硬度，改善塑性和韌性2正火細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和韌性3淬火提高硬度和強(qiáng)度，降低韌性4回火降低淬火后的硬度和脆性，提高韌性熱處理是利用加熱、保溫和冷卻等方法，改變鋼材內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改變其力學(xué)性能的過程。通過不同的熱處理工藝，可以使鋼材獲得不同的性能，滿足不同的應(yīng)用需求。鑄鐵及其應(yīng)用鑄鐵排水管鑄鐵排水管耐腐蝕，壽命長，廣泛應(yīng)用于建筑排水系統(tǒng)。鑄鐵爐具鑄鐵爐具具有導(dǎo)熱性能好，耐高溫，使用壽命長的特點(diǎn)，在廚房烹飪中發(fā)揮重要作用。鑄鐵井蓋鑄鐵井蓋堅(jiān)固耐用，能承受較大的負(fù)荷，廣泛用于市政道路和地下設(shè)施的保護(hù)。有色金屬合金鋁合金具有輕量級、耐腐蝕、高強(qiáng)度等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于建筑門窗、幕墻、裝飾板等領(lǐng)域。銅合金擁有優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，常用于電氣線路、管材、裝飾材料等。鈦合金具有高強(qiáng)度、耐高溫、抗腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，在航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鎂合金輕質(zhì)高強(qiáng)，并具有優(yōu)異的減振性和電磁屏蔽性，在汽車制造、電子產(chǎn)品等方面應(yīng)用廣泛。鋁及其合金鋁的性質(zhì)鋁是一種輕金屬，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。它具有耐腐蝕性，耐酸堿性，易于加工和成型。鋁合金的分類鋁合金主要分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金具有較高的強(qiáng)度和塑性，適合制作板材、型材和管材。鑄造鋁合金具有良好的流動性和鑄造性，適合制作鑄件。銅及其合金良好的導(dǎo)電性銅的導(dǎo)電性僅次于銀，廣泛應(yīng)用于電線、電纜、電子元件等領(lǐng)域。優(yōu)異的導(dǎo)熱性銅的導(dǎo)熱性也很好，常用于熱交換器、散熱器等需要快速傳熱的地方。良好的延展性銅可以被拉成細(xì)絲，也可以被壓成薄片，方便加工和制造各種形狀的制品。耐腐蝕性銅具有良好的耐腐蝕性，尤其在海水中表現(xiàn)出色，常用于船舶、海洋工程等領(lǐng)域。鎂及其合金輕質(zhì)和高強(qiáng)度鎂合金重量輕，強(qiáng)度高，廣泛用于汽車制造業(yè)，例如汽車座椅框架、車門板等。電子產(chǎn)品應(yīng)用鎂合金重量輕，導(dǎo)熱性好，抗電磁干擾，適合用于電子產(chǎn)品，例如筆記本電腦外殼。航空航天應(yīng)用鎂合金具有高強(qiáng)度和耐腐蝕性能，被用于航空航天領(lǐng)域，例如飛機(jī)部件。鈦及其合金11.高強(qiáng)度和耐腐蝕性鈦合金強(qiáng)度高，重量輕，耐腐蝕性強(qiáng)，在航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。22.生物相容性鈦及其合金具有良好的生物相容性，可用于制造人工骨骼、牙齒等醫(yī)療器械。33.高溫性能鈦合金在高溫環(huán)境下具有良好的機(jī)械性能，可用于制造高溫部件，例如發(fā)動機(jī)葉片。44.耐高溫氧化鈦合金表面形成氧化膜，可防止其在高溫環(huán)境中氧化，提高其使用壽命。金屬腐蝕和防護(hù)腐蝕過程金屬材料與周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致材料表面破壞。防護(hù)方法通過涂層、電鍍、添加劑等手段防止或減緩腐蝕。建筑應(yīng)用針對建筑環(huán)境特點(diǎn)，選擇合適的金屬材料和防護(hù)措施。金屬焊接工藝準(zhǔn)備工作清理焊接部位，清除油污、銹蝕等雜質(zhì)。選擇合適的焊接材料和焊接參數(shù)，并根據(jù)焊接方法進(jìn)行準(zhǔn)備。焊接過程根據(jù)焊接方法和焊接參數(shù)，進(jìn)行焊接操作?？刂坪附铀俣取㈦娏骱碗娀￠L度，確保焊接質(zhì)量。焊接后處理清理焊接區(qū)域，清除焊接飛濺和焊渣。進(jìn)行必要的檢查和測試，確保焊接質(zhì)量。質(zhì)量控制焊接完成后，進(jìn)行外觀檢查和性能測試，確保焊縫強(qiáng)度、氣密性和外觀質(zhì)量。金屬焊接設(shè)備電弧焊機(jī)電弧焊機(jī)是利用電弧的熱量來熔化焊條和母材，從而使金屬連接在一起的設(shè)備。氣體保護(hù)焊機(jī)氣體保護(hù)焊機(jī)是在焊接過程中使用惰性氣體或活性氣體來保護(hù)熔池，防止氧化和污染。激光焊接機(jī)激光焊接機(jī)利用高能激光束將金屬材料熔化，從而實(shí)現(xiàn)焊接。等離子焊接機(jī)等離子焊接機(jī)利用等離子弧產(chǎn)生的高溫等離子體來熔化金屬材料。金屬焊接質(zhì)量控制外觀檢查焊縫表面應(yīng)平整光滑，無裂紋、氣孔等缺陷，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。力學(xué)性能測試進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)等，評估焊縫的強(qiáng)度、塑性和韌性，確保其符合設(shè)計(jì)要求。無損檢測采用超聲波探傷、射線探傷等方法，檢測焊接接頭內(nèi)部是否存在缺陷，保證焊縫質(zhì)量。化學(xué)成分分析通過化學(xué)分析方法，確定焊接材料的化學(xué)成分是否符合要求，確保焊縫的化學(xué)性能。建筑金屬材料的性能要求強(qiáng)度和硬度建筑金屬材料必須具有足夠的強(qiáng)度和硬度，才能承受建筑物的荷載和應(yīng)力。例如，鋼筋必須具有高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，才能承受混凝土的拉伸應(yīng)力。耐腐蝕性金屬材料在暴露于空氣、水、土壤等環(huán)境中時，會發(fā)生腐蝕。建筑金屬材料必須具有良好的耐腐蝕性，才能延長其使用壽命?？杉庸ば越ㄖ饘俨牧媳仨氁子诩庸ず统尚停员銤M足建筑物的不同形狀和尺寸要求。例如，鋼板可以進(jìn)行彎曲、切割、焊接等加工，以制作各種建筑構(gòu)件。外觀和裝飾性建筑金屬材料的外觀和裝飾性對建筑物的整體美觀起著重要的作用。例如，不銹鋼具有光澤的外觀，可以用于制作建筑物的裝飾性構(gòu)件。建筑金屬材料的生產(chǎn)加工1原材料處理包括金屬礦石的開采、冶煉、精煉等步驟。通過這些步驟，將金屬礦石轉(zhuǎn)化為可用于生產(chǎn)金屬材料的原材料。2金屬材料成形根據(jù)不同的金屬材料特性和應(yīng)用要求，采用不同的成形工藝，如鑄造、鍛造、軋制、拉伸等，將金屬原材料加工成各種形狀的金屬材料。3表面處理為了提高金屬材料的耐腐蝕性、耐磨性、裝飾性等性能，需要對金屬材料進(jìn)行表面處理，如噴涂、鍍層、氧化等。常用建筑金屬材料11.鋼材廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。其強(qiáng)度高、韌性好、塑性好，但易腐蝕。22.鋁合金輕巧堅(jiān)固，抗腐蝕性強(qiáng)，廣泛用于門窗、幕墻、裝飾材料等。33.銅合金耐腐蝕，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良，主要用于電氣設(shè)備、管道、裝飾材料等。44.不銹鋼耐腐蝕性能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、廚衛(wèi)設(shè)備、醫(yī)療器械等。新型建筑金屬材料高性能鋼高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐高溫。應(yīng)用于橋梁、高層建筑、大型體育場館等。金屬復(fù)合材料金屬與其他材料結(jié)合，兼具多種性能。例如，金屬-塑料復(fù)合材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。納米金屬材料具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高耐熱性，可用于建筑結(jié)構(gòu)加固、防火材料等。金屬材料的儲運(yùn)及檢測儲運(yùn)金屬材料應(yīng)儲存在干燥、通風(fēng)良好的倉庫中。避免與酸、堿等腐蝕性物質(zhì)接觸。堆放時應(yīng)留有通道，方便通風(fēng)和搬運(yùn)。檢測金屬材料的檢測主要包括化學(xué)成分分析、力學(xué)性能測試、金相分析等?；瘜W(xué)成分分析用于確定金屬材料的化學(xué)成分。力學(xué)性能測試用于測定金屬材料的強(qiáng)度、韌性、硬度等性能。建筑金屬材料的防腐措施防腐涂層涂層可有效隔離金屬表面與腐蝕介質(zhì)的接觸，防止腐蝕發(fā)生。鍍鋅鋅層可形成保護(hù)層，防止金屬被腐蝕，延長使用壽命。陰極保護(hù)通過施加電流，使金屬成為陰極，防止腐蝕發(fā)生。其他措施合理設(shè)計(jì)定期維護(hù)選擇耐腐蝕材料建筑金屬制品的維護(hù)與維修1定期檢查檢查建筑金屬制品是否存在腐蝕、變形、松動等問題，并及時進(jìn)行修復(fù)。2清潔保養(yǎng)定期清潔建筑金屬制品表面的灰塵、污垢等，保持表面清潔，防止腐蝕。3防腐處理對金屬制品進(jìn)行防腐處理，如涂刷防銹漆或進(jìn)行電鍍等，延長使用壽命。4及時維修發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行維修，避免小問題演變成大問題，影響建筑安全。建筑金屬材料的適用性分析強(qiáng)度建筑金屬材料的強(qiáng)度決定其承載能力，可根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況選擇合適強(qiáng)度等級的材料。耐腐蝕性不同環(huán)境下需要考慮材料耐腐蝕性，例如，在潮濕環(huán)境中使用耐腐蝕性強(qiáng)的材料。耐溫性根據(jù)建筑使用環(huán)境溫度選擇合適的耐溫性能材料，例如，在高溫環(huán)境中使用耐高溫材料。經(jīng)濟(jì)性綜合考慮材料價格、施工成本、后期維護(hù)等因素，選擇性價比高的材料。建筑金屬材料的選用原則結(jié)構(gòu)強(qiáng)度根據(jù)建筑物荷載和使用要求，選擇合適的材料強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。耐腐蝕性考慮建筑環(huán)境和材料的抗腐蝕性能，選擇防腐蝕性能強(qiáng)的金屬材料。加工性能根據(jù)施工工藝和設(shè)計(jì)要求，選擇加工性能良好的材料，方便加工和焊接。經(jīng)濟(jì)效益綜合考慮材料成本、施工成本和后期維護(hù)成本，選擇性價比高的材料。綜合案例分析本節(jié)課將介紹多個實(shí)際案例，展示建筑金屬材料在不同建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)和選擇依據(jù)。例如，高層建筑、橋梁、大型體育場館等項(xiàng)目，涉及各種金屬材料，包括鋼材、鋁合金、鈦合金等。案例分析將包括材料選擇、施工工藝、性能測試、維護(hù)保養(yǎng)等方面的詳細(xì)內(nèi)容。本課程小結(jié)本課程深入探討了建筑金屬材料，涵蓋基礎(chǔ)知識、應(yīng)用領(lǐng)域、生產(chǎn)加工和維護(hù)保養(yǎng)等方面。系統(tǒng)學(xué)習(xí)了常用金屬材料的特性、性能和應(yīng)用，并對新型金屬材料進(jìn)行了介紹。課程內(nèi)容豐富，理論與實(shí)踐相結(jié)合，幫助學(xué)生理解建筑金屬材料的應(yīng)用原理和方