铝合金及其性质和应用

钝铝强度较低，为提高其实用价值，常在铝中加入适量的铜、镁、锰、硅、锌等元素组成铝合金，如Al-Cu 系合金、Al-Cu-Mg 系硬铝合金（杜拉铝）、Al-Zn-Mg-Cu 系超硬铝合金（超杜拉铝）等。

1、铝合金的一般性质

铝中有入合金元素后，其机械性能明显提高，并仍能保持铝质量轻的固有特性，使用也更加广泛，不仅用于建筑装修，还能用于建筑结构。铝合金装饰材料具有重量轻、不燃烧、耐腐蚀、经久耐用、不易生锈、施工方便、装饰华丽等优点。

铝合金与碳素钢相比较，显示出其所特有的良好性能，见表11-2。

表 11—2 铝合金与碳素钢性能比较

指 标

性能

铝合金碳素钢

密度ρ(g/cm3) 2.7——2.9 7.8

弹性模量E(Mpa) 63000——80000 210000——220000

屈服点δs(Mpa) 210——500 210——600

抗拉强度δb(Mpa) 380——550 320——800

比强度（δs/ρ）(Mpa) 73——190 27——77

（δb/ρ）(Mpa) 140——220 41——98

2、铝合金的应用

目前铝合金广泛用于建筑工程结构和建筑装饰，如屋架、屋面板、幕墙、门窗框、活动式隔墙、顶棚、暖气片、阳台和楼梯扶手以及其他室内装修及建筑五金等。如日本的高层建筑98%采用了铝合金门窗。美国已用铝合金制造了跨度为66m 的飞机库，其全部建筑物的重量仅为钢结构的1/7。我国航天工业部第四规划设计研究院在首都机场72m大跨度波音747飞机库设计中，采用彩色压型铝板作两端山墙，壮观美丽，效果显著。另外，在山西太原34m 悬臂钢结构机库设计中，屋面与吊顶均采用压型铝板，吊顶上铺岩棉做保温层，降低了屋盖和下部承重结构的耗钢量。铝屋面本身荷载轻，耐久性也好。经氧极氧化处理后的铝可以着色，做成装饰制品。近年来，日本制成铝-聚乙烯（Al-PE）复合板，可做建筑室内装饰材料。复合板的两面是0.1——0.3mm厚的铝板，中间的夹心材料主要采用中低压聚乙烯（高密度聚乙烯）。铝板的表面进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，这种复合板的特点是质量轻，有适当的刚性，能耐振和隔声。德国在工业建筑上使用两层铝板之间填充泡沫材料的保温板材，可以用螺栓固定，质量仅为8kg/m2，其构件长度可达15.4m。掺入有玻璃棉的沥青，外贴铝箔（厚度仅为0.05——0.08mm）而成的复合材料，用于防水屋面可使用平屋面完全不透水，且耐久性好，还可反射夏季日照的热量，对顶层房间具有良好的隔热效果，又能防止沥青受到热冲击作用。贴有铝箔的三聚氰胺，具有良好的耐久性和耐热性，可代替装饰用纸，它具有金属的外观，耐磨，不开裂。

11.2.3 铝质型材的加工与装饰加工

1、型材加工

建筑铝质型材主要指铝合金型材，其加工方法可分为挤压法和轧制法两大类。在国内外生产中，绝大多数采用挤压方法，仅在批量较大，尺寸和表面要求较低的中、小规格的棒材和断面形状简单的型材时，才采用轧制方法。挤压法有正挤压、反挤压、正反向联合挤压之分。铝合金型材主要采用正挤压法。它是将铝合金锭放入挤压筒中，在挤压轴的作用下，强行使金属通过挤压筒端部的模孔流出，得到与模孔尺寸形状相同的挤压制品。挤压型材的生产工艺，常因材料的品种、规格、供应状态、质量要求、工艺方法及设备条件等因素而不同，应按具体条件综合选择与制定。一般的过程如下：铸淀→加热→挤压→型材空气或水淬火→张力矫直→锯切定尺→时效处理→型材。

2、表面处理与装饰加工

(1)阳极氧化处理

阳极氧化处理的目的是使铝型材表面形成比自然氧化膜厚得多的人工氧化膜层，并进行“封孔”处理，使处理后型材表面显银白色，提高表硬度、耐磨性、耐蚀性等。同时，光滑、致密的膜层也为进一步着色创造了条件。处理方法是将铝村徐为阳极，在酸溶液中，水电解时在阴极上放出氢气，在阳极上产生氧，该原生氧和铝阳极上形成的三价铝离子结合形成氧化铝膜层。Al2O3膜层本身是致密的，但在其结晶中存在缺陷，电解液中的正负离子会浸入皮膜，使氧化皮膜局部溶解，在型材表面上形成大量小孔，直流电得以通过，使氧化膜层继续向纵深发展。这样就使氧化膜在厚度增长的同时形成一种定向的针孔结构，断面呈六棱体蜂窝状态。

(2)表面着色处理

经中和水洗或阳极氧化后的铝型材，可以进行表面着色处理。着色方法有自然着色法、电解着色法、化学浸渍着色法、涂漆法等。常用的是自然着色法和电解着色法。前者是在进行阳极氧化的同时产生着色，后者在含金属的电解液中对氧化膜进一步进行电解，实际上就是电镀，是把金属盐溶液中的金属离子通过电解沉积到铝阳极氧化膜针孔底部，光线在这些金属离子上漫射，使氧化膜呈现颜色。

11.2.4 建筑装饰铝合金制品

建筑上常用的铝合金制品有铝合金门窗，铝合金装饰板，铝箔，铝粉以及铝合金吊顶龙骨等。另外，家具设备及各种室内装饰配件也大量采用铝合金。

1、铝合金门窗

铝合金门窗是将已表面处理过的型材，经过下料、打孔、铣槽、攻丝、制配等加工工艺而制造的门窗框料构件，再加连接件，密封件，开闭五金件一起组合装配而成。门窗框料之间的连接采用直角榫头，不锈钢螺丝钉结合。现代建筑装修工程，尽管铝合金门窗比普通钢门窗的造价高3——4 倍，但因其长期维修费用少，性能好，美观，节约能源等，所以，在国内外得到广泛应用。

(1)铝合金门窗的特点

铝合金门窗与普通门窗相比，具有以下特点：质量轻。铝合金门窗用材省，质量轻，每平方米门窗耗用铝型材质量平均8——12kg，而每平方米钢门窗耗钢量平均达17——20kg。密封性好。气密性、水密性、隔声性均好。色泽美观。表面光洁，外观美丽。可着成银白色、古铜色、暗灰色、黑色等多种颜色。耐腐蚀，使用维修方便。铝合金门窗不锈蚀、不褪色、不需要油漆，维修费用少。铝合金门窗强度高，刚度好，坚固耐用。便于工业化生产。有利于实行设计标准化，生产工厂化，产品商品化。

2、铝合金装饰板

(1)铝合金花纹板

铝合金花纹板是采用防锈铝合金等坯料，用特制的花纹轧制而成的，花纹美观大方，不易磨损，防滑性能好，防腐蚀性强，便于冲洗。通过表面处理可以得到不同的颜色。花纹板材平整，裁剪尺寸精确，便于安装，广泛用于墙面装饰及楼梯及楼梯踏板处。铝合金花纹板的性能、花色与规格见表11-3。

(2)铝质浅花纹板

铝合金浅花纹板是优良的建筑装饰材料之一。它花纹精巧别致，色泽美观大方，除具有普通铝板共有的优点外，刚度提高20%，抗污垢、抗划伤、抗擦伤能力均有提高，尤其是增加了立体图案和美丽的色彩，更使建筑物生辉。它是我国所特有的建筑装修产品。

表 11-3 铝合金花纹板的性能、花色与规格

机械性能

花纹图案

供应状态

抗拉强度

（MPa）

伸长率

（%）

花纹板规格

（mm）

Y（硬） 120 3

M（软）

Y2（半硬）

150

200

14

3.5

M（软）

Y2（半硬）

100

120

15

4

1.针状花纹，筋高

≥0.8

2.条筋扁豆形花纹，

筋高≥0.7

3.方格形花纹，筋高

≥0.5

M（退火）

CZ（时效）

≤25

40

12

8

厚：1.5——7.0

宽：1000——1600

长：2000——10000

铝合金花纹板对白光反射率达75%——90%，热反射率达85%——95%。在氨、硫、硫酸、磷酸、亚磷酸、浓硝酸、浓醋酸中耐蚀性好。通过电解、电泳涂漆等表面处理可得到不同色彩的浅花纹板。

表 11-4 是铝质浅花纹板的规格及花色名称

表 11-4 铝质浅花纹板的规格及花色名称

产品规格(mm)

花色名称

底板厚度宽 度 平片板花纹高度

卷材重

(kg)

小桔皮

大菱形

小豆点

小菱形

蜂窝形

月季花

飞天图案

0.3——1.2

0.3——1.5

0.25——0.9

0.25——1.2

0.20——0.6

0.30——0.90

0.30——1.2

200——400

200——400

200——400

200——400

150——350

200——400

200——400

1500

1500

1500

1500

1500

2000

2000

0.05——0.12

0.10——0.20

0.10——0.15

0.05——0.12

0.20——0.70

0.05——0.12

0.10——0.25

5——80

5——80

5——80

5——80

5——80

5——80

5——80

(3)铝及铝合金波纹板

铝及铝合金波纹板是世界上广泛应用的装饰材料，它主要用于墙面装饰，也可用于屋面，表面经化学处理可以有各种颜色，有较好的装饰效果，又有很强的反射最光能力，十分经久耐用，在大气中使用20 年不需要换，搬迁拆卸下的波纹板仍可重新使用，其规格见表11—5。

表11—5 铝合金波纹板（装饰板）的规格

名称规 格（mm×mm×mm） 生产单位

波 形

长度

（mm）

波纹板宽度

（mm）

厚度

（mm）

W33—131

1700

3200

铝及铝合金波纹板1008

V60—187.5

3200

6200

826

0.7

0.8

0.9

1.0

1.2

西南铝加工厂

铝装饰板

436×610×0.8 化学着色不抛光

436×610×0.8 本 色 抛 光

275×410×0.8 褐 色 不抛光

275×410×0.8 褐 色 抛 光

415×600×0.8 本 色 抛 光

415×600×0.8 化学着色抛 光

480×270×0.8 本 色 抛 光

420×240×0.8 褐 色 抛 光

天津津翔机械厂

铝合金波纹板的特点是自重轻（仅为钢的3/10），有银白色等多种颜色，既有装饰效果，又有很强的反射阳光能力。它能防火、防潮、耐腐蚀，在大气中可使用20 年以上。搬迁拆卸下来的波纹板仍可重复使用。铝合金波纹板在建筑装修中得到广泛应用。它适合于旅馆、饭店、商场等建筑墙面和屋面的装饰。

(4)铝合金穿孔吸声板

铝合金穿孔板采用各种铝合金平板经机械穿孔而成。孔型根据需要有圆孔、方孔、长圆孔、长方孔、三角孔，三小组合孔等。这是一种降低噪音并兼有装饰作用的新产品。铝合金穿孔板材质轻、耐高温、耐腐蚀、防火、防潮、防震、化学稳定性好，

造型美观，色泽幽雅，立体感强，装饰效果好，且组装简便，可用于宾馆、饭店、影院、播音室等公共建筑和中高档民用建筑改善音质条件，也可用于各类车间厂房、人防地下室等作为降噪措施。铝合金穿孔板及装饰板的主要规格，性能及生

产厂见表11-6。

表 11-6 铝合金穿孔板及装饰板主要规格、性能及生产厂

产品名生产厂性能和特点规格（mm×mm×mm）

穿孔平面

吸声板

无锡市铝制品厂

材质：防锈铝（LF21）

板厚：1mm

孔径：￠6，孔距：10

降噪系数：1.16

工作使用降噪效果：4——8dB

吸声系数：（Hz/吸声系数），

厚度75mm

125/0.13，250/184，500/1.18，1000/1.37，

495×495×（50——100）

2000/1.04，4000/0.97

穿孔块体式吸声

体

无锡市铝制品厂

材质：防锈铝（LF21）

板厚：1mm

孔径：￠6，孔距：10

降噪系数：2.17

工作使用降噪效果：4——8dB(A)

吸声系数：（Hz/吸声系数），厚度75mm

125/0.22 ， 250/1.25 ， 500/2.34 ，

1000/2.63，2000/2.54，4000/2.25

750×500×100