1、金属复合材料在建筑行业中的应用现状及进展 【摘 要】在建筑材料对其使用性能要求越来越高的今天，金属复合材料以其良好的综合性能，越来越受到行业的重视。文中介绍了传统建筑用金属材料研究动态、分类和工艺优缺点。着重提出了建筑领域中新的金属复合材料制造的工艺特点和应用前景。 【关键词】金属；复合材料；建筑 0.前言 金属（层状）复合材料是运用复合成型的方法使两种或两种以上的具有不同物理、化学乃至力学性能的材料在界面产生冶金结合制备而成的层状复合材料。该种复合方法在界面的两侧保持了原有的组分，而在界面处产生了过渡层的冶金结合，从而使得该种复合材料具有两种材料的“复合效应”。 随着我国社会经济快速发展，建
2、筑作为文化艺术的重要表现形式，被赋予了更多的含义。屋面作为建筑围护系统中最为重要的组成部分，首先应满足遮风避雨、保温隔热、安全耐久、隔声降噪等物理性能要求，同时作为塑造建筑形象不可或缺的一部分，其造型、材质、色彩、肌理等方面有更高的要求。目前，随着建筑物的多样化及其对建筑材料功能的高需求背景下，对于具有特殊性能要求的建筑物，单一材料的建筑材料已无法满足使用过程中多方面的要求。在实际应用中，例如沿海地区建筑物的装饰材料、古建筑材料、装饰材料等这些材料往往要求其具有良好的观赏性、轻量化及其他环境所要求的性能。但是一种材料同时具有轻量化和可观赏性和优异的耐蚀性能在实际生产中是非常难以达到的。随着复合
3、材料技术的发展，双金属复合材料在最近几年中受到了广大学者的广泛关注。就目前的研究状况而言，双金属复合材料的研究主要着重在双金属复合材料的制备技术方面。 1.常用金属复合材料复合方法 传统的复合方法主要分为爆炸复合、轧制复合、扩散复合和挤压复合。 爆炸复合法1的成型工艺是：将制备好的复板放置在基板之上，然后在复板上铺设一层炸药，利用炸药爆炸时产生的瞬时超高压和超高速冲击实现金属层间的固态冶金结合。爆炸复合法虽然工艺简单，生产灵活，但是技术要求高，难于精确控制，母材性能（韧性、冲击性能等）、炸药性能（爆速稳定、安全等）、初始参数（单位面积炸药量、基复板间距等）和动态参数（碰撞角、复板碰撞速度等）的
4、选择与系统配合对复合板的成品率及质量有着直接的影响。复合界面由直接结合区、熔化层和漩涡组成。结合界面存在原子扩散，结合区发生了严重的塑性变形并伴有加工硬化。 轧制复合法2-3主要用于双金属板及减震钢板、铝塑复合板的成形，是利用高温和轧制工艺，使金属产生塑性变形，从而实现界面之间的冶金结合。轧制复合时，按照坯料是否加热，可分为热轧复合、冷轧复合和温轧复合三种。轧制复合法的主要优点是生产成本较低，适合批量生产，且成品尺寸大。缺点是后续处理工艺交复杂，且工艺设备要求较高。 扩散复合法4是在低于界面材料熔点温度下，施加一定的压力使界面材料之间紧密接触，利用高温下界面原子的相互扩散从而实现界面之间的复合
5、。该方法制备的复合过渡层较薄，导致过渡层容易出现开裂及脱落。 挤压复合法首先将基材和包覆金属清理干净，在将其放入挤压模中，并以合适的温度及合适的挤压比挤压成型，最终获得金属间紧密结合的复合材料。该方法主要适用于生产型材，其缺点主要表现在连续化生产的可能性不大，且设备要求高。 2.新型建筑用金属复合材料 2.1 金属复合材料在屋面建筑的应用 金属复合材料屋面与传统的卷材屋面相比，兼具有轻质高强、设计灵活、色彩丰富、造型独特等特点，能使建筑产生更强的现代感与时代气息，因此在屋面领域中独领风骚。金属复合材料屋面是指以金属材料作为屋面系统的承重和连接骨架，利用金属复合材料板作为屋面系统承重或防水材料，
6、配合保温、隔热、隔声、防水等构造，实现屋面系统的各项功能要求的一种屋面形式。利用金属复合材料作为屋面围护系统，其历史可以追溯到12世纪中期，当时德国及北欧一些国家及地区的建筑工匠利用简单的手工工具，把细小的金属铜片通过咬口接缝的形式安装于一些标志性建筑的屋顶表面。至今在一些著名的历史建筑的屋顶上，仍能看到古旧金属材料的踪迹。然而，金属复合板作为一种新型建筑材料，被大量应用于一般民用建筑和工业建筑上，其历史不到200年。进入20世纪中期，金属热浸镀技术及冷弯成型技术的开发应用和日趋成熟，为金属板材在建筑围护系统尤其是屋面部分的应用带来了巨大的发展机遇。 2.2 建筑钢结构的腐蚀保护 对于钢结构，
7、尤其是暴露在外部环境中的建筑物钢结构材料，其表面极易与周围介质（水汽、盐分等）发生化学及电化学反应，从而产生锈蚀。腐蚀的危害已涉及到各类钢结构建筑物中。经估算，全世界每90s就有lt钢铁腐蚀成铁锈。与此同时，钢结构的防腐涂装技术也越来越受到各方面的关注，各种新技术、新工艺和新产品被广泛运用于钢结构防护工程，耐腐蚀、耐候性和施工性能皆佳的涂装配套体系也得到广泛地应用。在企业中，生产过程或产品中多含有腐蚀性化学成分，在工厂的大气中也有腐蚀性物质存在，加强化工建筑钢结构表面腐蚀的防护，更是减少企业损失、提高企业利润的重要举措。 目前，对于钢结构的防护主要方法有热喷涂、热浸镀、刷涂层、阴极保护等。 热
8、喷铝（锌）复合涂层是一种普遍的长效防腐蚀方法，其优点是对构件形状尺寸几乎不受限制，而且这种工艺的热影响是局部的，受约束的，因而不会产生热变形。在海水飞溅区这一苛刻腐蚀环境下，一般材料无法对这一区域的建筑进行长效防护，而目前，欧洲、美国、日本等国家已经广泛应用热喷涂锌、铝涂层对钢铁构件进行长效防护，已在桥梁、闸门、海上管道等钢铁结构的防腐工程中取得一定成果。 砼结构建筑中经常会由于钢筋的腐蚀导致混凝士的剥落以致最后带来严重的问题，所以对钢筋进行热浸镀防腐是一种非常有效的措施，在欧洲地区钢筋热浸镀已经被广泛采纳，试验研究发现，热浸镀锌钢筋暴露一天后，腐蚀率相对较高，一年后，腐蚀速率反而下降5。台湾学者指出，热浸镀锌后在钢筋表面形成一层CaHZn的化学物质6，腐蚀发生后，产生这种不溶的腐蚀产物阻碍了钢筋基体的进一步腐蚀。第 5 页 共 5 页
