鋁合金與鋼的力學(xué)性能對(duì)比
上世紀(jì)30年代，鋁合金用于建筑物的承重與維護(hù)結(jié)構(gòu)中；現(xiàn)今鋁合金已成為除了鋼材之外用量最大的建筑金屬材料。
同為金屬材料，鋁合金與我們熟識(shí)的鋼材性能相似。因此，我們就把鋁合金與鋼的力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比，讓各位有一個(gè)直觀認(rèn)識(shí)。鋁材的密度大約等于鋼材的三分之一，在自重占比較大的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，這無(wú)疑是一個(gè)比較大的優(yōu)勢(shì)，因此鋁合金結(jié)構(gòu)通常給人以外觀輕盈的感覺(jué)。
鋁合金的彈性模量只有鋼的三分之一，所以鋁合金比鋼結(jié)構(gòu)更容易屈曲，規(guī)范中穩(wěn)定系數(shù)也比鋼結(jié)構(gòu)要低很多（聯(lián)想我們常見(jiàn)的易拉罐）。因此，變形和穩(wěn)定性是鋁合金中更常見(jiàn)的問(wèn)題，其材料輕的優(yōu)點(diǎn)也被大變形所抵消。
鋁合金材料很軟，因此與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的制作常用軋制與焊接不同，鋁合金通常采用擠壓成型。上帝關(guān)閉一扇門(mén)總會(huì)打開(kāi)一扇窗。獨(dú)特的擠壓工藝可制作出各種復(fù)雜截面的構(gòu)件，我們所需的各種連接件都可以通過(guò)擠壓與主結(jié)構(gòu)做到一體化成型。同時(shí)，鋁合金構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)等可以進(jìn)行批量預(yù)制，再進(jìn)行裝配，這種生產(chǎn)模式很適用于我們現(xiàn)在所提倡的工廠(chǎng)化裝配結(jié)構(gòu)，對(duì)于具有大量重復(fù)特征桿件和節(jié)點(diǎn)的大型鋁合金空間結(jié)構(gòu)具有良好的適用性。鋁合金還有一大優(yōu)勢(shì)，鋁合金自身在空氣中可形成致密氧化膜，因此鋁合金一般不需要專(zhuān)門(mén)的防腐處理。相比鋼結(jié)構(gòu)，就省去涂裝的費(fèi)用，同時(shí)也減少了后期維護(hù)費(fèi)用。因而，鋁合金常被用于游泳館、石油化工等腐蝕性要求較高的建筑。鋼結(jié)構(gòu)焊接設(shè)計(jì)時(shí)焊縫可以做到與構(gòu)件等強(qiáng)，而鋁合金焊接會(huì)大幅降低材料的強(qiáng)度與延性，因此在鋁合金的連接中多用機(jī)械連接。在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，不能焊接將會(huì)讓習(xí)慣鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師很難適應(yīng)，比如想在構(gòu)件上連一塊連接板，則需要加開(kāi)螺栓孔，而螺栓孔會(huì)削弱構(gòu)件強(qiáng)度，此時(shí)工程師的內(nèi)心是崩潰的。鋁合金線(xiàn)膨脹系數(shù)約為鋼結(jié)構(gòu)的2倍，疊加鋁合金低彈性模量低強(qiáng)度的特點(diǎn)，溫度效應(yīng)在設(shè)計(jì)中將比鋼結(jié)構(gòu)更為突出，對(duì)于超長(zhǎng)的鋁合金結(jié)構(gòu)，溫度效應(yīng)很可能成為主控荷載工況。
同時(shí)鋁合金材料易回收，再處理成本低，再利用率高，回收價(jià)值高，屬于節(jié)能環(huán)保綠色材料。實(shí)際制作當(dāng)中的邊角料都可以以相對(duì)較高的價(jià)格回收，降低了鋁合金結(jié)構(gòu)的損耗成本。伊斯泰克硬質(zhì)合金針對(duì)鋁合金材料，我們的牌號(hào)有RX8UF、RX7和RF13。RX8UF屬于超硬材料，用于加工用的銑削和鉆頭工具，軟而黏的材料，噴嘴和耐磨零件；RX7屬于均勻、細(xì)微結(jié)構(gòu)的亞微米級(jí)牌號(hào)，可以賦予材料很高的硬度和優(yōu)秀的切割能力；RF13屬于細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的耐磨標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，也適用于加工鋁合金材料。
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