一、鈦材在建筑領域中的使用特性

1.1 密度小，強度高

純鈦的比重是鋼的60%，在鋼架支撐鈦板的設計中，鈦材料具有減重的優(yōu)勢，能滿足建材輕量化的要求.作為輕質材料，用作建筑材料，在結構上載荷小，容易吊裝.鈦的機械性能還使它具有耐久性、抗震性及抗彎曲性能好，遭到強烈振動(地震)以及暴風雨的沖擊也不易損壞. Ti是絕緣性能最好的金屬之一，其熱導率為10BTU/h-F，是Al的1/10，它能夠提高建筑物的節(jié)能效率.

1.2 低的熱膨脹系數

在所有建筑用金屬材料中，Ti的熱膨脹系數是不銹鋼的50%，是Al的30%，具有最低的熱膨脹系數.它與玻璃、混凝土、磚和石頭的差不多.這就允許設計時使用鈦材和玻璃作為主要建筑材料.一個典型的有縫屋頂需要周期性的橫向縫，鈦材則可按屋頂的長度軋制成一個連續(xù)的板，而不需要留縫來補償膨脹或收縮.另外，鈦材的熱應力也很低，是不銹鋼的一半，鋁材的三分之一.

1.3 鈦材的機械和加工性能

純Ti具有中等強度和優(yōu)異的焊接性能，它最適合于建筑物的屋頂及護墻. Ti一15—3合金具有高強度，用于建筑物的各種支架和橫梁.最近興起的超級不銹鋼建筑外墻與屋頂，其加工性能和焊接仍遜于Ti.Ti易加工成薄板材，不易變形，焊接性能好.標準的金屬成型工具、加工方法和技術都用于剪切、成型、機加和Ti的聯結.鈦材能夠采用通用的TIG焊接工藝進行組件之間的連接，而且鈦材可自我恢復的氧化膜可以防止焊接受到破壞.此外，采用二次加工技術能根據客戶的需要對鈦材的表面進行加工，諸如蝕刻、壓花、旋壓、噴砂、電鍍和打孔等。

1.4 良好的耐蝕性

鈦材表面有一層厚度不超過10 21m的氧化膜，它在腐蝕環(huán)境中非常穩(wěn)定.對空氣、海水及各種化學試劑具有優(yōu)越的耐蝕性，是目前最能適應各種環(huán)境的原材料.鈦材能抵御城市污染、工業(yè)輻射和極端的侵蝕性大氣條件的腐蝕;不會因紫外線照射而風化褪色;耐酸雨腐蝕;能抵抗應力、點狀和縫隙腐蝕.

1.5無環(huán)境污染

具有相應的惰性，可以被100%地回收，不分解，所以不污染環(huán)境.而當其它的金屬暴露在污染物中則會被侵蝕或腐蝕，泄漏出金屬離子，進入地下水，帶來環(huán)境問題.鈦材符合“綠色建筑產品規(guī)范”，它在所有的建筑用金屬中惰性最強，壽命最長.最近在阿姆斯特丹修建的Scheep—博物館就是使用鈦材進行包覆.

1.6使用壽命長

當鈦材用于屋頂或外部墻的包覆時，其初始材料成本比其它金屬高.加工和安裝費用與其它金屬類似，鈦材的加工和安裝成本僅比不銹鋼高10%.而鈦材的耐腐蝕性使其不需要進行維修，可保證100年不會被腐蝕穿透.從總的壽命周期成本來看，比其它金屬具有優(yōu)越性，在高腐蝕環(huán)境中，如海岸城市和工業(yè)區(qū)顯得更為突出.對建筑應用，美觀和耐蝕性都是現代建筑的建筑師和設計者們主要考慮的問題.工業(yè)純鈦材(1級和2級)產品在建筑中是應用最多的.雖然鈦材在西方建筑應用的歷史不太長，但在日本已有25年以上的應用歷史了，有上百的建筑物都使用了鈦材，使許多重污染地區(qū)、都市和濱海地區(qū)的腐蝕問題得到了解決.

1.7 自然的表面光澤

作為一種建筑材料，鈦材不但擁有自然光澤，而且經氧化能呈現不同色彩，加之其耐蝕性優(yōu)越，勿需鍍一層防腐膜.由于鈦材的反射率較小，并呈現淡銀灰色，故其自然色澤令人滿意.鈦材經過退火和酸洗后，表面熠熠生輝.采取對金屬進行陽極氧化以及氧化前對表面自然光澤進行調整的方法來改變色調，以滿足顧客對顏色的要求. Ti的氧化膜是Ti金屬表面與空氣/水發(fā)生反應而形成的.和不銹鋼、Al的表面相比，鈦材突出的耐蝕性正是該層氧化膜.鈦板表面的不同顏色取決于氧化膜的不同厚度(<10 am，銀色; 12 am，金色; 20 D_m，棕色;35 nm，藍色).通過調整氧化膜厚度以及鈦材表面光澤度，可以使建筑用鈦材的表面呈現多姿多彩的外觀.建筑用鈦材的表面結構多樣，從柔軟、粗糙到銀光閃閃的表面應有盡有.經過陽極氧化處理后，其色彩和光澤不會消退，氧化膜會增厚，這樣，因光的干涉——彩虹原理就產生了顏色.光線穿過這層氧化膜時，一部分被反射，一部分被折射，一部分被吸收.反射光線的相位不同，產生干涉，表面就呈現出不同顏色.為了保持鈦材在建筑上使用時顏色的穩(wěn)定性，在實際生產中要考慮表面光澤控制技術，即退火和酸洗狀況的調節(jié).可從光澤監(jiān)測裝置反饋檢測結果來調節(jié)退火(溫度、時間)和酸洗(溫度、時間、酸配比)的狀況.

二、建筑使用鈦材成為一種時尚

博物館已成為鈦材建筑應用的一個肖像，為未來的項目打開了大門.新的鈦材應用包括美國、加拿大、蘇格蘭、英國、德國、比利時、秘魯，正在建設中的有瑞士、新加坡和埃及.阿布札比機場用Ti量近百噸，是機場用鈦材做為建筑結構材料的范例.作為世界上最大的鈦材生產商和供應商，TIMET支持并推動鈦材在全球建筑業(yè)上的推廣應用，它不僅能夠為建筑領域提供種類齊全的產品和各式增值服務，而且它還能夠承諾100年的質保期.鈦材在建筑上的應用，日本處于領先地位，已有28年的歷史，有上百例建筑物.早在1973年，日本大分縣佐賀關町的早吸日女神社就最先使用了鈦材作金黃色屋頂.在各種使用鈦材的建筑中，除屋頂外，還有大廈的外壁、幕墻、封檐板、天棚、港灣設施、橋梁、海底隧道、雕塑、裝飾物、紀念碑、欄桿、管道、防蝕包覆等等.鈦材在建筑領域的應用，使許多重污染地區(qū)，都市和濱海地區(qū)的建筑物的問題得到圓滿解決，也為Ti在建筑領域開辟了新的發(fā)展空間.近十多年間日本建筑用鈦材從1990年的64 t，上升至2000年的113 t，其中1995年高達294 t.建筑用鈦材也從最初的以屋頂為主(63.7%)轉為以幕墻為主.9%).我國建筑業(yè)中鈦材的應用還處在起步階段，僅在裝飾方面有所應用，總量不超過10 t.面對蓬勃興起的鈦材藝術建筑，相信我國也會趕上時代潮流，關注鈦材在建筑領域的開發(fā)和應用，推動我國鈦工業(yè)的發(fā)展。