鈦元素在1791年就由英國科學家Revetendwilli—amGregor從礦石里發現，但直到1948年才由美國杜邦公司通過鎂還原法制造出海綿鈦，鈦金屬才開始得以研發生產，并被廣泛地應用到生產生活的各個領域。鈦作為一種新型的建筑材料，不僅因為具有自然的表面光澤，還因為具有密度小、強度高、熱脹冷縮系數低的優越力學性能，以及耐腐蝕性能強、冷熱加工性能好的物化性能，在建筑環保領域被廣泛地應用。此外，鈦金屬經過氧化處理形成的二氧化鈦膜層在不同角度及不同頻率的光照作用下，鈦金屬的表面會呈現出涂料、涂層所不具備的不同的光澤度以及色彩。在建筑裝飾方面，因為能滿足建筑材料的美觀性以及實用性等多種性能要求，鈦金屬得到建筑行業的廣泛應用。

1、鈦及鈦合金材料的使用特性

1.1耐腐蝕性能

鈦在熱力學上是一種非常活潑的金屬，但是在空氣或者水中會很快發生氧化反應，在其表面形成一層氧化薄膜，氧化后的薄膜具有非常好的愈合性。

因此，鈦具有以下優點：在海水或者淡水中耐腐蝕性能比其他金屬要好；在低溫和高溫氣體中，其氧化后的氧化薄膜具有極高的抗腐蝕性；在堿溶液、大多數的有機酸以及化合物中的抗腐蝕性也較高，因為在常溫條件下，鈦不會與稀硫酸、稀鹽酸以及硝酸發生化學作用。因而鈦金屬在抵御城市污染以及工業輻射等方面具有較高的環保作用，是目前最適合各種環境的金屬材料，非常適合于建筑物的墻面裝修等。

1.2熱脹冷縮系數

鈦金屬的熱脹系數較低，相比于其他的金屬建筑材料，大概是鋁制品的30％、不銹鋼材料的50％，與混凝土、石頭等非常接近。同時，鈦的熱應力相比較于其他金屬來說非常低，大約是不銹鋼的50％，作為整體材料使用，只需要極少的接縫來彌補熱脹冷縮。

1.3焊接性能

鈦棒、鈦管等鈦合金材料可以按照傳統的熔焊焊接方法進行焊接。與不銹鋼等金屬材料進行比較，鈦金屬材料具有明顯優勢：首先，鈦的熱膨脹系數比較低，因此在進行焊接時，基本不存在熱感應裂紋；其次，鈦金屬的結構密度較低，在焊接時熔池出現問題的可能性相對來說較小；另外，根據鈦金屬的低導熱性，可以對其進行適時的二次加工，對鈦材料的表面進行處理，例如壓花、電鍍以及打孔等。

1.4工作溫度范圍

相比較于鋁合金以及鎂合金，鈦合金的耐熱性明顯高出許多。鈦合金的工作溫度范圍比較寬，低溫鈦合金在一253℃下還能保持良好的塑性，而耐熱鈦合金的工作溫度可達550℃左右田]。鈦金屬的密度較小，其彈性模量只有不銹鋼的一半，因此具有較高的耐沖擊能力，可以提高建筑物的抗地震能力。鈦鋅合金的物理性質如下頁表1所示。

1.5使用壽命

鈦金屬極易與氧氣產生化學反應，形成的氧化薄膜層具有超親水性效應，從而使鈦合金板具有防污、防霧、防露等作用。因為鈦金屬材料耐腐蝕性強，因此不易受到縫隙腐蝕和其他類型腐蝕的影響，使用壽命相對來說較為長久，可達百年以上。這種特性在重腐蝕環境中表現較為明顯。而且由于鈦合金本身就具有獨特的金屬光澤，并且在不同角度以及不同頻率的照射下會具有不同的色澤，極其漂亮美觀，使建筑物極具創意。

2、鈦及鈦合金材料在建筑環保領域的應用現狀

因為鈦管、鈦板等鈦及鈦合金材料具有密度小、耐腐蝕性強、使用壽命長等諸多優點，因此在建筑行業的使用較為廣泛。鈦金屬在建筑中的使用歷史已有40余年，但是由于鈦材的成本費用偏高，因此一般多用于公共場所的建筑，例如國際機場、大劇院以及博物館等，我國北京的國家大劇院就采用了鈦合金，在其墻面、建筑頂部等部位都使用了大量的鈦合金，不僅外觀效果良好，而且充分發揮出鈦合金材料的自重輕、強度大的優勢，使劇院內部空間十分廣闊的同時，仍舊具備優異的結構強度。鈦金屬在建筑行業的應用占有以下幾點優勢：焊接性能好，出現問題的可能性較低；熱膨脹系數低，非常適合與混泥土、石頭等建材一起使用；使用壽命長，節約成本；密度小，重量輕，在建筑過程中使用比較方便；材料對環境無污染，可二次回收利用，其廢料分解不會產生任何有害

物質，不會對環境造成破壞。

我國具有十分漫長的海岸線，臨海建筑較多，海洋建筑所受到的最大困擾是來自于海水的腐蝕，鈦材由于其具有較強的腐蝕性能而成為進行海洋建筑的首選材料。日本在海洋用鈦方面成績顯著，最早在海里利用鈦金屬的特性進行防腐處理的應用實例就是13本的東京灣橫跨道路橋，該橋的l2座橋樁采用了鈦包覆鋼板，用鈦量達到80t。該工程在1993年竣工，在2006年對橋樁的腐蝕情況進行檢查，發現l3年中幾乎沒有任何變化，充分表明了鈦在海洋建筑中的防腐效果十分良好，由此降低了金屬銹蝕后對海洋造成的重金屬離子污染，對海洋環境保護具有積極的意義。

同時，用鈦金屬代替傳統的不銹鋼、鎳基合金和其他稀有金屬作為耐腐蝕材料，既減少了能源的消耗，又降低了有害氣體的排放。因為鈦金屬的工作溫度范圍較寬，因此鈦及鈦合金材料的廢料以及邊角料經過熔煉后可以作為原材料在鋼鐵冶煉以及有色金屬領域被再次利用。金屬廢棄物在堆放過程中，在氧化作用、雨水侵蝕等條件下，產生大量的重金屬離子及有害氣體，通過大氣圈、水圈循環進入自然環境，造成對環境的破壞，而鈦合金可被多次循環回收利用，減少了金屬廢棄物對大氣的污染，不僅節約了資源成本，還保護了環境。

3、鈦及鈦合金材料在我國建筑環保領域應用存在的問題

3.1價格偏高

鈦及鈦合金的生產技術工藝比較復雜，在目前來看，國內的鈦及鈦合金建筑材料的生產規模偏小，產品市場的需求量及市場規模也不大，導致鈦金屬的產品價格偏高，對于大規模的利用不利。

3.2設計理念落后

在鈦金屬及鈦合金材料的應用方面，我國目前尚缺乏專業的培訓內容，大多數的建筑師對于鈦及鈦合金這種新型材料并不十分了解，導致在建筑設計的過程中極少應用鈦及鈦合金材料。

3-3品種單一

我國在鈦及鈦合金材料的應用方面，缺乏大規模裝飾鈦金屬以及鈦合金材料的生產，在現有的生產中，品種較為單一，沒有足夠的鈦合金金屬材料品種供建筑師們進行選擇，在建筑應用方面被限制。

3.4結構不合理

我國目前在鈦金屬以及合金材料的應用方面，由于產品較為低端，主要是針對一些模型、工藝品等方面，而在生產生活方面所需要的科技含量以及附加價值較高的高端鈦及鈦合金表面裝飾材料很少，在建筑工程所使用的高端鈦材料以及鈦合金金屬的應用方面仍然依賴國外進口嘲。

4、結語

目前，我國建筑對于鈦及鈦合金材料的應用還是較少，鈦及鈦合金材料的優點以及獨特性并沒有被人們所理解和接受。但是隨著經濟的迅猛發展，人們的環保意識也在逐漸增強，鈦金屬以及鈦合金材料作為新興的環保型建筑金屬材料，必將會帶來可觀的經濟效益及社會效益，同時會越來越受到人們的重視]。并且，隨著科學技術的飛速發展，鈦及鈦合金材料的單位成本造價必將會下降，鈦及鈦合金材料在建筑領域必將會得到廣泛的應用。

同時，鈦金屬材料作為可以二次循環利用的金屬建筑材料，在環境保護方面具有重要意義。因此，在提高鈦金屬的加工水平、完善對鈦合金殘廢料的再利用、多品種設計開發鈦及鈦合金建筑材料等方面還需要相關專家進行突破，從而提高鈦及鈦合金材料在我國建筑市場的核心競爭力。

參考文獻

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