(1)牌号和化学成分 表1  低合金高强度结构钢的牌号和化学成分牌号等 级化学成分(质量分数)(％)  低合金高强度结构钢C≤MnSi ≤P ≤S ≤VNbTiAl≥Cr≤Ni≤Q295AO.160.80 ～1.500.550.0450.0450.02 ～O.150.015 ～O.060O.02 ～0.20   B0.040O.040   Q345AO.201.00 ～1.600.550.045O.0450.02 ～O.150.015 ～O.0600.02 ～O.20   BO.040O.040   C0.0350.035O.015  DO.180.030O.030O.015  E0.025O.025O.015  Q390A0.201.00 ～1.60O.550.0450.045O.02 ～O.20O.015～ 0.060O.02 ～O.20 O.300.70BO.040O.040 O.30O.70CO.035O.035O.0150.30O.70DO.0300.0300.015O.300.70E0.025O.025O.015O.300.70Q420AO.201.00 ～ 1.70O.55O.045O.045O.02 ～0.20O.015 ～0.0600.02 ～O.20 O.40O.70B0.040O.040 O.40O.70CO.035O.0350.0150.40O.70DO.0300.0300.015O.40O.70E0.0250.0250.015O.40O.70Q460CO.201.00 ～ 1.70  O.550.0350.0350.02 ～0.200.015 ～O.0600.02 ～O.20O.015O.700.70DO.0300.0300.0150.700.70E0.025O.025O.0150.700.70 (2)力学性能 表2  低合金高强度结构钢的力学性能牌号等 级屈服点ós／Mpa  ≥抗拉强度ób／MPa伸长率δ5  (％)≥冲击吸收功Akv(纵向) ／J    ≥厚度(直径、边长)／mm≤16>16～35>35～50>50～100+20℃O℃-20℃-40℃Q295A295275255235390～57023    B2334   Q345A345325295275470～63021    B2l34   C22 34  D22  34 E22   27Q390A390370350330490～65019    B1934   C20 34  D20  34 E20   27Q420A420400380360520 ～68018    B1834   C19 34  D19  34 E19   27Q460C460440420400550 ～72017 34  D17  34 E17   27 (3)用途 表3  低合金高强度结构钢的特性和应用牌号主要特性应用举例Q295钢中只含有极少量的合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能建筑结构，工业厂房，低压锅炉，低、中压化工容器，油罐，管道，起重机，拖拉机，车辆及对强度要求不高的一般工程结构Q345 Q390综合力学性能好，焊接性、冷、热加工性能和耐蚀性能均好，c、D、E级钢具有良好的低温韧性船舶，锅炉，压力容器，石油储罐，桥梁，电站设备，起重运输机械及其他较高载荷的焊接结构件Q420强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能大型船舶，桥梁，电站设备，中、高压锅炉，高压容器，机车车辆，起重机械，矿山机械及其他大型焊接结构件Q460强度最高，在正火，正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能，全部用铝补充脱氧，质量等级为C、D、E级，可保证钢的良好韧性备用钢种，用于各种大型工程结构及要求强度高，载荷大的轻型结构 表4  新旧低合金钢的标准牌号对照新标准GB／T159l—1994旧标准GB1591一88Q29509MnV、09MnNb、09Mn2、12MnQ34518Nb、09MnCuPTi、10MnSiCu、12MnV、14MnNb、16Mn、16MnREQ39010MnPNbRE、15MnV、15MnTi、16MnNbQ42014MnVTiRE、15MnVNQ460  注：旧标准中尾数b为半镇静钢。 表5  低合金结构钢的特性和应用牌  号主要特性应用举例新标准(GB／T 1591-1994)旧标准Q29509MnV    09MnNb具有良好的塑性和较好的韧性、冷弯性、焊接性及一定的耐蚀性冲压用钢、用于制造冲压件或结构件；也可制造拖拉机轮圈、螺旋焊管、各类容器09Mn2塑性、韧性、可焊性均好，薄板材料冲压性能和低温性能均好低压锅炉锅简、钢管、铁道车辆、输油管道、中低压化工容器、各种薄板冲压件12Mn与09Mn2性能相近。低温和中温力学性能也好低压锅炉板、船、车辆的结构件。低温机械零件Q34518Nb含Nb镇静钢，性能与14MnNb钢相近起重机、鼓风机、化工机械等09MnCuFri耐大气腐蚀用钢，低温冲击韧性好，可焊性、冷热加工性能都好潮湿多雨地区和腐蚀气氛环境的各种机械12MnV工作温度为一70°C低温用钢冷冻机械，低温下工作的结构件Q34514MnNb性能与18Nb钢相近工作温度为-20～450°C的容器及其他结构件16Mn综合力学性能好，低温性能、冷冲压性能、焊接性能和可切削性能都好矿山、运输、化工等各种机械16MnRE性能与16Mn钢相似，冲击韧性和冷弯性能比16Mn好同16Mn钢Q39010MnPNbRE耐海水及大气腐蚀性好抗大气和海水腐蚀的各种机械15MnV性能优于16Mn高压锅炉锅筒、石油、化工容器、高应力起重机械、运输机械构件15MnTi性能与15MnV基本相同与15MnV钢相同16MnNb综合力学性能比16Mn钢高，焊接性、热加工性和低温冲击韧性都好大型焊接结构，如容器、管道及重型机械设备Q42014MnVTiRE综合力学性能、焊接性能良好。低温冲击韧性特别好与16MnNb钢相同15MnVN力学性能优于15MnV钢。综合力学性能不佳，强度虽高，但韧性、塑性较低。焊接时，脆化倾向大。冷热加工性尚好，但缺口敏感性较大大型船舶、桥梁、电站设备、起重机械、机车车辆、中压或高压锅炉及容器及其大型焊接构件等

铝合金结构诞生于20世纪40年代的欧美国家，首要运用于桥梁及房子工程，其技能来源于其时的航空航天业。跟着技能进步和造价下降，铝合金结构越来越遍及，国内运用铝合金结构的建筑越来越多。人类社会对环保日益注重，可持续发展理念得到广泛遍及，绿色节能环保型建筑成为咱们寻求的终极目标。在很多可选结构方式中，铝合金结构因其结构及原料等特性具有无与伦比的优越性，在比照中锋芒毕露。　　一、铝合金结构的特色 　　1、材料耐腐蚀性能好，毕生免保护 　　首要材料选用Al-Mg-Si形变铝合金，此种材料一般不需做表面处理即可到达建筑防腐要求，毕生免保护(超越50年)。酸性环境下、及硫醇都不会对该类型的铝合金形成危害，十分合适高温高湿、杆件显露、海滨及重度污染的环境下运用，是绿色建筑材料的抱负挑选。　　2、材料强度质量比高，结构自重轻　　　平等强度下，铝合金材料的密度仅仅钢材（词条“钢材”由职业大百科供给）密度的1/3。现在该材料的抗拉强度已达300MPa。加上结构是自支撑体系，形成了一个大跨度自重轻的结构，平等跨度体型的结构中，铝合金结构一般是钢结构自重的1/3—1/4。　　3、工厂精细预制，标准化，工业化 　　Al-Mg-Si形变铝合金材料，可塑性强，易加工成型。材料经过热挤压成型，依据图纸进行数控（词条“数控”由职业大百科供给）精加工。完成了建筑构件的标准化、工业化。改进了以往建筑业的出产功率，提高了社会效益。1234后一页

内容提要：铝合金结构揉捏材是抱负的绿色建筑结构材，以铝代木，以铝代钢是绿色建筑结构材的未来和开展方向。本文在简略介绍了建筑结构材的开展现状与趋势之后，要点评论和分析绿色建筑用铝合金结构材的特色与技能要求及工业化的难点与严峻意义。　　　　关键词：绿色建筑铝合金结构型材以铝代木以铝代钢工业化批量出产运用远景　　　　1.前语　　　　长期以来，建筑业，特别是民用建筑业一直是许多国家的靠前支柱工业，因为它与国民经济的开展、人民生活水平的前进，以及社会文明的前进休戚相关，在国民经济的继续高速开展中起着无足轻重的作用。在建筑材料中，除了水泥（砂石、砖块等）以外，首要是木材和钢材。森林是坚持地球生态平衡的首要因素，不宜多采伐，已是众所周知、不争自明的现实，就是作为首要结构材料的钢材，在注重节能、环保和安全的当今国际也有些不堪重负、无能为力的感觉，显示出要退出历史舞台的姿势。“绿色建筑”概念的提出助长了这种趋势。所谓“绿色建筑”就是低碳、节能、环保安全，可收回再生，可循环开展的建筑业或建筑材料。能负此重担的绿色建筑材料非铝莫属，因为经比照分析，当今国际的首要材料中，铝更具“绿色”的特色。铝合金具有密度小；比强度高；耐腐蚀；可表面处理；塑性好、可加工成各种特殊形状和规格的型材、管材、棒材和板材及锻件材等；不粘水，有杰出的水密性、气密性和防漏水功能；可收回率达90%以上，再生能耗低、本钱低、可重复循环运用；易运送，施工装卸便利，维护费用低一级优秀特性，是较抱负的轻量化材料，而轻量化正是完成“绿色建筑”—低碳、节能、环保、安全的重要途径，因而，以铝代木、以铝代钢正成为“绿色建筑”的重要趋势。　　　　除了许多运用铝门窗和幕墙代替木、塑料和钢门窗外，以铝合金模板和脚手架代替木质、塑料和钢铁模板和脚手架在国内外也正大规划鼓起。现在正在研发和起步阶段的是以铝合金结构材料代替木结构和钢结构材料，依据开始实验研讨和实践证明，铝结构较木结构和钢结构具有一系列无与伦比的优势。是一种名符其实的“绿色建筑”材料。具体来说，用铝合金作建筑结构材料具有密度小（2.7），仅钢材（7.8）的1/3左右；比强度高（适当于高强结构合金钢材）；耐腐蚀，可表面处理，漂亮经用（建筑生命周期中的防腐工作量少，费用低，不影响正常出产经营运用，可用于湿度大、有酸雨或沿海地区；耐磨损、耐疲惫、可重复运用；不吸水、气密性和水密性作用好；具有杰出的隔音、吸音和防漏水作用；空间结构现代感强：铝合金空间结构轻，根底出资少，便于装卸和施工，特别是对高层建筑和现代化的大跨度和薄壳结构建筑的规划、制作、施工具有共同的特色；塑性好，易成形，可加工成各种形状特殊大型全体空心和实心型材、管材和棒材，习惯各种风格的建筑结构需求，使建筑构件的方式更合理；铝合金结构自重轻，现场无需大型重型机械装备，运送设备极简便，可大大缩短施工周期，前进业主经济效益；全装配式施工，到达模块化、建筑工业化的标准，施工现场无噪音、无粉尘、对水、气无污染，属典型的绿色材料，绿色施工；平等跨度情况下，结构断面大幅削减（约钢结构的1/8截面），可添加建筑物6%左右运用面积，削减10%左右的空间糟蹋，节约土地和动力；铝合金材料可收回，收回率达90%以上，并且收回的能耗和本钱很低，可循环，再次利用率大，是典型的可再生循环运用的环保材料。因而，越来越遭到“绿色建筑”的喜爱，以铝代木，以铝代塑，以铝代钢将越来越显着地成为“绿色建筑”业的大趋势。　　　　2.绿色建筑铝合金结构揉捏材的特色与技能要求　　　　建筑结构材料不同于建筑装修材料，是整个建筑物的首要承力部件，建筑装修材料如门窗、幕墙、围栏、天花板、镶边等一般不接受重力，只需漂亮经用就行。而结构材料是整个建筑物的顶梁柱。以往，建筑结构材首要选用优质木材和钢材。为了美化地球，森林不宜多采伐，因而，木结构的运用越来越少了，在发起低碳、节能、环保安全的今日，钢材因为其分量重，资源缺少，能耗大，不易收回，易腐蚀，污染环境部安全等原因，也逐步感到无能为力，很难承当“绿色建筑”结构材的重担。因而，抱负的绿色建筑铝合金结构材正渐渐登上绿色建筑结构材料的舞台，大有以铝代木、以铝代钢正成为“绿色建筑”结构材料主体之势。铝合金结构材料也有报价较高，加工技能含量高，出产难度大，各种功能难于合理匹配等特色，需求进行研讨和工业化开发。　　　　绿色建筑铝合金结构揉捏材的特色和技能要求简述如下：　　　　（1）产品种类多，规格规模广，外廓尺度和断面积大，形状杂乱，壁厚相差悬殊，难度系数大，大部分为特殊的异形空心型材，也有宽厚比大的实心型材，舌比大的半空心型材以及异形的管材和棒材。表1为某厂出产的部分绿色建筑铝合金结构揉捏材的断面信息表。　　　　（2）为了前进建筑物的全体强度和刚度，和便于现代化大跨度和薄壳结构规划多选用全体组合结构型材，即由多块形状各异的中、小型型材拼组成一块大型全体结构型材，有的宽度大于600mm，断面积大于400cm2，壁厚差大于20mm，舌比大于8，需求选用7000t以上的大型揉捏机，规划制作特殊结构的模具才干成形，技能难度大，批量出产困难。　　　　（3）材料要求高的强度和刚性及优秀的归纳功能，因而需求选用各种功能的合金和状况，一部分选用中强可焊、可冷弯成形、耐腐蚀的6xxx和5xxx合金（如6005T6、6061T6、6082T6、5083H112、5052H112等），但强度有必要大于300MPa，因而应对合金成分进行调整或开发新式合金；另一部分要求高强度、高韧性合金（如2024T4、7075T6、5A06H112等）并具有可焊性和冷成型功能，因而也应对合金成分进行优化。此外，为了保证结构材料的优秀归纳功能，需求对熔铸、揉捏、热处理等工艺进行优化，规划制作特殊结构的工模具等，技能含量高、出产难度大、成品率和出产功率很难前进。　　　　（4）为了运送、施工、维护、装卸便利，要求产品的尺度公役和形位公役到达高精级或超高精级水平，这对模具质量和精细淬火工艺提出了很高的要求。　　　　（5）要求工业化批量出产，因而对设备、铸锭质量、模具技能和质量，揉捏和热处理工艺等提出很高的要求，特别是对模具结构与运用寿命提出了更高要求，较一般模具的运用寿命要求前进2倍以上，这对大型的特殊型材模来说是很难做到的。　　　　3.绿色建筑铝合金结构揉捏材的广泛运用及工业化出产的严峻意义　　　　（1）铝合金是现在国际上较抱负的绿色建筑结构材料，工业化与广泛运用，对推广绿色建筑业的开展，促进我国城市化和工业化的进程，进而促进国民经济的高速继续开展和社会文明前进具有严峻意义。一起对扩展铝合金材料的运用范畴，加快铝合金加工工业和技能的开展将起促进作用。　　　　（2）建筑结构中以铝代木，使铝合金成为一种真实的“绿色建筑”材料，因为以铝代木能够大大削减采伐维护绿色地球的森林，维护地球的绿色和低碳。况且铝结构与木结构比较，仍是有强度、刚度高，削减结构断面，添加建筑物运用面积，节约土地和动力；耐水、防水、水密性、气密性好，根绝渗漏水；耐腐蚀功能好，可表面处理，漂亮经用；运送、施工、维护和装卸便利，本钱低，特别适于高层和大跨度薄壳结构建筑；可收回率大于90%，收回本钱和能耗低，而木材运用寿命短，只能作为废物收回。可见，铝合金结构材是一种真实的低碳、绿色、可循环运用的建筑材料。　　　　（3）在建筑结构中，特别是现代高层民用建筑及大跨度和薄壳结构的大型共用建筑中铝合金结构与钢结构比较具有显着优势：　　　　密度小。铝合金的密度仅为钢密度的1/3，而比强度、比刚度比钢材高，是典型的抱负的轻量化材料。用于高层和大跨度与薄壳结构中，铝合金空间结构分量比钢结构的要轻得多，因而，构筑物的根底出资要少得多。　　　　强度高，一般中强铝合金材料的b可达300MPa以上，适当于Q235钢，7075T6超高强铝合金的b可达700MPa左右，可与高强合金钢比美，超越高强钢Q345，而铝合金的密度小，铝合金材料的空间结构分量轻。因而，持平分量结构的比强度高。　　　　可制作成各种形状与规格的精细结构部件。与钢铁比较，铝合金具有杰出的塑性和可成形性，可用各种压力加工办法（揉捏、轧制、锻压和冲压等）在冷、热状况下大批量加工成各种规格和形状的精细空心的和实心的恒断面的、变断面的型材、管材、棒材、板材、锻件、模锻件及冲弯件等，并且能使构件截面方式愈加合理。不需求精细机械加工条件下，即可满意恣意建筑结构的要求。这是钢材热轧、冷轧、揉捏或焊接都无法到达的。　　　　现场运送设备便利。因为铝合金结构自重很轻，现场无需大型重型机械设备，运送设备极为简便，故现场施工周期可大大缩短，本钱大大下降。　　　　抗腐蚀、可表面处理、漂亮经用。与钢结构比较，铝合金结构的首要长处之一是抗腐蚀、经久经用，建筑生射中的防腐工作量少，防护修理费用低，一起不会因防腐修理而影响正常的出产经营及运用。铝合金结构绿色建筑物广泛运用在湿度大，有酸雨、气候变化恶劣的环境或沿海地区。　　　　不粘水，水密性好，可防水，根绝渗漏水。因为铝合金建筑体系的铝合金结构是合作铝合金屋面材料一体化揉捏成形，其衔接方式能够合作屋面材料完美结合，做到零渗漏防水，并且铝加工材不粘水、不怕水渗漏和腐蚀。　　　　可收回循环运用是真实的绿色材料。铝合金材料收回本钱很低，能耗仅电解铝的5%。可循环再次利用率大，收回率可到达90%以上（是钢材收回率的5倍以上），根本和铝锭报价差异不大，是典型的绿色环保材料。　　　　可完成绿色加工。运用铝合金结构可完成全装配式施工，到达模块化建筑、建筑工业化的标准。施工现场无噪音、无粉尘、对水气无污染，属典型的绿色材料、绿色施工。　　　　节约土地、动力和建筑本钱。平等跨度情况下，结构断面大幅减小（约为钢结构的1/8截面），可添加建筑物6%左右的运用面积，削减10%左右空间糟蹋，节约土地和动力。一起大大节约建筑施工本钱。　　　　由此可见，以铝合金结构代替钢结构，可使建筑工程与施工绿色化，环保化，可大大节约资源、动力和建筑施工与维护运用本钱，具有严峻的经济效益和显着的社会效益。加快我国城市化工业化的进程，保证国民经济的高速继续开展并改进我国经济增加和社会文明开展的质量。一起可拓宽铝材的运用范畴和商场占有比例，促进铝加工（特别是揉捏加工）的开展和技能的前进。　　　　4.绿色建筑铝合金结构揉捏材的运用及典型工程举例　　　　铝合金作为一种建筑材料，具有一系列其它建材不行代替的长处。铝合金结构安稳，可选用共同短程线结构专利规划，安稳性高，结构紧凑，净跨度大，较大跨度可达300米，结构强度能习惯各种不均衡风载、雪载等恶劣环境条件。　　　　铝合金结构具有高性价比，耐腐蚀，无需定时修理和防腐处理，较久密封技能和共同规划保证不漏水，杰出的隔音和吸音作用，单节点至少可接受50kg以上的吊挂分量，较大内部自承载超越200吨，可直接吊装灯火、音响，无需附加设备。　　　　别的，在缔造多功能体育场馆、溜冰场和各种配套商业设备及其它各种大型民用公共建筑工程中的运用也适当广泛。铝合金结构在缔造游水馆和溜冰场中可发挥其它材料不行比较的优势。不同于其它体育馆场，在游水馆中水气蒸腾很严峻，特别是池水中的消毒成分蒸腾后会严峻腐蚀馆内的其它金属材料，假如游水馆选用钢结构，势必会影响整个场馆的安稳性。相反，铝合金结构耐腐蚀，能够很好地抵挡水蒸气的腐蚀，维护场馆的结构不受丢失，并且漂亮经用。　　　　铝合金空间结构现代感强，施工快捷，在体育、演艺、环保等大跨度标志性建筑中运用远景宽广。铝合金作为“轻量化合金材料与结构部件”要点推广的新式金属材料，轻量化铝合金材料能够代替传统的钢材和木材及其它建材，是契合“节能环保型建材”要求，是未来绿色建筑的开展方向。　　　　铝合金结构揉捏材早在航空航天、交通运送、轿车、动力动力、电子电器、机电制作等方面获得了广泛的运用。但在建筑工程方面的推广运用仅是近几十年的事，铝合金作为建筑和桥梁的结构材料，首先在意大利、西班牙、德国、法国、美国等工业发达国家运用，后来在日本、加拿大、英国等盛行。现在，国际各首要工业发达国家都以铝代木，以铝代钢，广泛运用铝合金材料作为绿色建筑的模板、脚手架等建筑施工机械用材和工程结构用材。我国因为根底较差，经济实力较弱（铝材的本钱大大高于钢材）所以起步较晚，但近年来，因为我国经济实力的加强，并已成为铝业大国，加之正处于工业化、城市化建造高潮，以及绿色概念的遍及，大大促进了我国绿色建筑工程上以铝代木、以铝代钢的进程。现在，我国许多大城市的重要建筑物已广泛选用绿色建筑铝合金结构材料。　　　　上海通用金属结构工程有限公司和上海通正铝业工程金属有限公司在吸收国外技能的根底上，结合我国实际情况，转化开发了铝合跨度空间结构建筑的规划、制作和施工专有成套技能，该成套技能是结合轻量化合金的特色，选用超轻高强铝合金结构代替传统的钢结构。铝合金薄壳结构建筑的规划、制作和施工专有技能，首要在结构造型和节点规划、制作和施工方面表现了共同的特色，尤其在杂乱空间曲面和大跨度结构方面具有很好的优势。该技能所触及的铝合金薄壳结构规划和施工技能具有新颖性和先进性，铝合金薄壳结构建筑是一种新式的节能环保建筑，具有其它建材不行代替的长处，经济效益和社会效益显着。　　　　该公司先后选用该材料，完成了我国成都现代五项赛事中心游水击剑馆、体育场、新闻中心铝网壳，武汉体育学院归纳体育馆铝合金屋盖，国际非遗文化中心世纪舞标志塔外墙铝合金装修网架工程等多项现代新式结构建筑工程的规划、加工和设备（EPC交钥匙工程）施工，满意了规划和规范要求，不只取得了杰出的经济效益和社会效益，更为重要的是铝合金包含结构技能在工程实践中得到了进一步的前进和改进。见图1-,4。   图1.国际非遗文化中心标志塔图2.武汉体育场图3.上海世博会植物园图4.我国现代五项赛事中心体育场 　　5.小结　　　　5.1铝合金揉捏材与其它建材比较，具有一系列的无与伦比的优异特性，是一种抱负的绿色建筑结构材，契合“节能、环保型建材”要求，是未来绿色建筑的开展方向。　　　　5.2绿色建筑铝合金结构揉捏材种类多、形状杂乱、规格规模广、技能要求高，出产难度大，要求优化合金成分，规划制作各种特殊结构的优质模具，优化熔铸、揉捏、热处理和精整才干大批量出产出优质的揉捏结构材。可促进揉捏加工技能的开展。　　　　5.3绿色建筑铝合金结构揉捏材的工业化、批量出产和广泛的运用可促进我国绿色建筑业的开展，加快我国工业化和城市化的开展并前进其水平，保证我国国民经济高速继续开展，一起可拓宽铝材的运用范畴，促进铝加工工业的开展。　　　　参考文献　　　　1.刘静安，谢建新，大型铝合金型材揉捏技能与工模具优化规划[M]，北京：冶金工业出版社，2003.6　　　　2.刘静安，谢水生，铝合金材料运用与开发[M]，北京：冶金工业出版社，2011.5　　　　3.董春明，铝构建未来—铝在绿色建筑中的优势，我国铝加工与铝商场通报，2012N02P12

硼钢是指加入硼元素的钢。硼在钢中的作用主要是增加钢的淬透性，一般加入量很少(0.0003%~0.005%)。硼元素资源富有，价格便宜。钢中添加硼能显著节省镍、铬、钼等昂贵的合金元素，有可观的经济效益。硼钢的主要优点是价格便宜，在保证钢具有所需淬透性和力学性能的同时，钢的热、冷加工性能较好。主要缺点是，淬透性的波动比不含硼元素的钢大。

记者从中科院金属研究所获悉，一种由可溶解铝合金结构材料制成的压裂球在大庆油田、长庆油田等地获得应用。这种可溶解铝合金材料在纯水中可快速溶解，并且与水的起始反应温度和在水中的溶解速率均可以实现调控。　　　　在油气田的增效开采技术中，需要采用压裂球和桥塞等工具对不同作业层的施工管柱进行封堵。由普通合金制成的压裂球等工具如果滞留井中，会延长施工周期，提高施工成本。国外石油公司研发出了可溶解的压裂球（树脂、镁或铝复合材料），但可溶解桥塞和球座等工具尚未开发成功。在我国油气田开采工作中，相关工具仍依靠进口，严重限制了我国石油的增效开采。　　　　由中科院金属研究所研制可溶解铝合金结构材料，是通过添加低熔点金属和多种强化合金元素的方法研发出可在纯水中即可溶解的可溶铝合金材料，可溶合金的铝水起始反应温度从室温至85℃范围内可调，合金的溶解速率亦可根据不同工况调整。据介绍，由可溶铝合金制成的结构件除了具备良好的溶解性能外，还兼备足够高的强度和一定的塑性，可采用传统工艺冶炼和铸造成型，成本低，易达高产能，适合大规模应用和推广。（郝晓明）

合金结构钢是在碳素结构基础上，加入5%以下的一种或几种元素。钢中加入合金元素，首先是提高了钢的淬透性，保证钢经过热处理后获得良好的综合机械性能，具有高的强度和足够的韧性。      1、根据热处理工艺的不同大体分为：      （1）调质结构钢：许多重要零件如轴类、连杆、重要螺栓等，多是在承受很大的交变应力和冲击负荷等多种复合应力下工作，因此要求有较高的强度和韧性的综合机械性能。为了达到上述要求，钢件必须经过淬火及高温回火处理（即调质处理），淬火处理得马氏体组织，然后高温回火得到索氏体组织。调质钢的含碳量在0.3－0.5%之间，碳量低不易淬硬，回火后得不到所需强度；碳量高则韧性低，在使用中发生脆性断裂。    （2）表面硬化钢：制成的零件通过某种热片处理可以得到坚硬耐磨的表面层和柔韧适当的心部。如齿轮为了传递扭矩，必须有足够强度，在换挡过程中又承受冲击负荷，又要求有韧性，在啮合过程中，齿轮又承受强烈的磨损而就有耐磨性因此，齿轮应具有整体强度高和“表硬内韧”的性能。      2、按热处理工艺，主要有：      （1）受用低碳钢渗碳淬火：含碳量一般在0.10－0.25%之间，以保证零件心部有良好的韧性。作渗碳用的合结钢加入＜2%‘铬、＜4.5%镍、2%锰、0.001－0.004%硼，可以提高钢的淬透性，改善零件心部组织和性能外，还能提高渗碳层的强度和塑性；有时还加入微量的钛、钒等元素，起细化晶粒，防止渗碳时发生过热的影响。      （2）采用渗氮处理：合结钢中含有铝的钢如38CrMoAL属渗氮钢。铝可和氮化合形成氮化铝，增加表面硬度和耐磨。      （3）采用碳钢高频感应加热表层淬火：合金结构钢按治金质量分为优质钢和高级优质钢（钢号后加“A”）；用途分为压力加工（热压力加工或冷压力加工）和切削加工用钢；按供应状态分为不热处理、正火、退火或高温回火。

内容提要：　　　　绿色建筑铝合金结构型材的品种多，规格范围广，形状复杂，模具设计制造技术含量高，生产技术难度大。本文仅选一种典型的难度较大的型材为例，对其模具的设计方案、制造工艺和创新点进行分析讨论，对模具的挤压效果与使用寿命进行对比。可见优质模具在铝合金结构挤压型材产业化批量生产中起着重大的作用。　　　　关键词：绿色建筑铝合金结构挤压材大型双孔厚壁管材（空心型材）模具设计与制造特殊新结构宽展分流模模具使用寿命　　　　1.绿色建筑铝合金结构挤压型材模具特点与技术难度分析　　　　1.1概述　　　　绿色建筑铝合金结构挤压材品种多达百余种，而且规格范围广，现代绿色建筑用铝合金挤压材大多是不需要机械加工，而直接作为零部件来与相关件配合使用的，所以尺寸精度和形位精度要求都很高。结构材包括管材（包括圆管材、方管材和异形管材，且都是厚壁管；各种异形型材（包括空心型材、实心型材和半空心型材，且壁厚差大），成形难度大；以及各种特殊棒材。结构材的合得奖号大多是6061、6005A、6082等中强度铝合金，还有2xxx、5xxx和7xxx等高强度高韧性铝合金。铝合金建筑结构挤压材要求有高的力学性能，b300MPa，优良的可焊性、耐磨耐蚀性和可冷弯成形性等综合性能。而且要求产业化批量生产。因此，要求不同形式的特殊结构的模具，如特殊导流模、特种宽展分流模才能确保不同产品的成形和尺寸精度，而且要求高的使用寿命（要求使用寿命提高2-3倍），确保其批量生产。以下仅从百余种挤压材中选取一种外接圆尺寸大、有横向加强筋、成形难度较大的双孔厚壁管材WYY0770模具为例，来讨论铝合金建筑结构挤压材模具的设计与制造技术特点，WYY0770双孔管材断面见图1。图1.绿色建筑结构挤压材—WYY0770产品图 　　1.2 铝合金结构挤压材模具特点与技术难度分析　　（1）绿色建筑结构铝合金挤压材品种多、形状复杂、尺寸变化大，因此要求设计制造不同规格、不同结构、不同形式的优质模具，才能实现铝合金结构挤压材产业化大批量生产，因此需要进行大量的试验开发工作。　　（2）绿色建筑铝合金结构挤压材要求产业化大批量生产，首要关键就是提高模具使用寿命，本研制课题要求挤压模具的使用寿命要求在原有基础上提高2-3倍，难度是十分大的。　　（3）带有横向加强筋的双孔厚壁管的横向加强筋很难充料，需要一种特殊结构的宽展导流模与分流模经两段扩展加大金属流覆盖模孔和合理的分配金属流量，以及优化挤压工艺才能保证双管厚壁管的成形，技术难度很大，特别是大型的厚壁双孔管的成形和同时要求保证焊合质量则更难。　　（4）绿色建筑结构铝合金挤压材的尺寸与形位精度都要求达到高精级或超高精级水平，需要一种特殊结构的模具才能保证型材成形，并达到高精度，而且要保证模具有足够的强度，不变形、不开裂、不压塌，有足够使用寿命，难度是非常大的。　　（5）绿色建筑结构铝合金挤压材要求表面光洁、尺寸和形位精度高，而且使用寿命长，因此需要采用高质量的模具钢及严格的模具热处理工艺和表面处理工艺，机加工全部实施CNC工艺规程，才能获得具有高强度、高韧性、高精度、低的表面粗糙度的优质模具。WYY0770大型双孔厚壁管材模具的设计依据与技术要求　　　（1）WYY0770大型双孔厚壁管材的合金状态为6005FT6，挤压材经精密水、雾、气淬火+人工时效后交货，要求型材的尺寸与形位精度达到超高精级水平，b300MPa，并具有良好的力学性能、耐磨、耐蚀、可焊、可冷弯成形性等综合性能。　　　（2）WYY0770挤压材为大型双孔厚壁管（见图1），双孔厚壁管的特点是容易发生严重的壁厚差和平面间隙，双孔管因充料不足而壁厚尺寸不够，WYY0700双孔管为宽450mm，高200mm的方管内有一条横向加强筋。使单孔方管变成双孔管，其难度就在于这条横向加强筋的充料不足，而且要求有高的焊合质量，用普通的分流模是达不到挤压双孔管技术要求的，必须设计一种特殊的组合模才能保证成形和达到精度要求。　　　（3）WYY0770大型双孔管材在7000吨挤压机生产，挤压筒直径为418mm，型材的外接圆（498mm）大于挤压筒直径(418mm)，这就需要设计制作一种特殊的多级扩展挤压模，扩大分流模焊合室的外接圆，才能保证型材成型及尺寸精度与平面间隙尺寸要求。如果选用460mm挤压筒生产，金属流动与平衡会有所改善。　　　（4）WYY0770双孔管的4个外角为，8个内角同样要求为，形位公差值已高于GB5237高精级规定，需要反复计算与平衡金属流量的分配才能保证角度精度。用户要求保证该型材两个角度精度是为了确保型材顺利装卸和整体的平直度，模具的设计制造的确有极大难度。　　　（5）要求选择优良的模具材料，先进的热处理和表面处理工艺，确保模具的使用寿命提高2-3倍。3. 绿色建筑铝合金结构型材WYY0770模具的设计制造技术方案与提高使用寿命的措施与创新点分析　　　WYY0770型材在7000t挤压机上采用418mm（方案Ⅰ）挤压筒和460mm挤压筒（方案Ⅱ）进行挤压生产，其模具设计、制作技术分析如下。3.1 WYY0770大型双孔管模具设计依据与设计方案参数见表1和表2。 表1WY0700大型双孔管的模具设计依据参数表方案合金 状态双孔管截面积Cm2外接圆 直径mm执行标准及 精度等级挤压机吨位t挤压筒直mm比压 MPa挤压比 l变形率%Ⅰ6005FT6145.225f492.5GB5237 高精级7000f4185109.4589.4Ⅱ6005FT6145.225f492.5GB5237 高精级7000f46042111.4491.3

根据《建筑工程规划文件编制深度规则》中规则，建筑工程规划阐明包含规划总阐明和各专业规划阐明。而根据这几年作业所参与投标的领会与各评标专家组提出的各项问题，作者以为建筑铝合金幕墙和铝合金门窗的规划阐明与建筑规划的规划阐明有所区别，一般由以下几部分组成：     ⑴工程简况工程简况包含：　　a、工程称号；b、工程地址；c、业主称号；d、工程建筑规划单位；e、工程监理单位；f、建筑物概略（建筑结构类型、门窗或幕墙的最大标高、建筑层高级）；g、工程面积：不同结构方式、不同面板材料的门窗、幕墙的分部面积；门窗幕墙的总面积等内容。     ⑵规划根据：　　a、进行该项门窗、幕墙工程规划所根据的现行国家标准、行业标准以及当地标准的标准称号和标准编号、；　　b、进行该项门窗、幕墙工程规划所根据的工程所在地各级当地政府的有关规则的称号和文件编号；　　c、进行该项门窗、幕墙工程规划所根据的建筑规划院所规划的该工程的建筑规划施工图的图纸称号、出图日期、版次；　　e、该项门窗、幕墙工程业主的具体要求（假如有）或工程投标文件的称号、日期。     注：　　1、因为在现行国家标准、行业标准以及当地标准中，现已对原材料的标准进行了规则。因而，在规划阐明中，原则上没有必要再将材料标准具体列出。　　2、当工程中选用了现行国家标准、行业标准以及当地标准中未掩盖的新型材料时，有必要具体列出所选用的材料的标准称号、标准号和（或版次）。　　工程所在地当地政府的有关规则；　　其他相关的原材料、产品及工程验收国家及行业标准、规范。　　（注：因为当时我国正处于标准和规范换版、修订的高峰期，关于未标明的标准、规范，必定要根据工程的具体情况，选用相应的标准。）     ⑶规划参数　　a、工程所在地50年一遇的根本风压；　　b、高度Z处的阵风系数；　　c、风荷载体型系数；　　d、地上粗糙度类别以及风压高度改变系数；　　e、幕墙的年温度改变取值；　　f、幕墙的自重标准值；　　g、幕墙工程是否进行抗震规划，假如进行抗震规划时的，幕墙的设防烈度。     ⑷铝合金门窗、建筑幕墙规划功用　　a、抗风压功用；　　b、水密功用；　　c、气密功用；　　d、平面内变形功用（仅关于建筑幕墙）；　　e、规划要求的其他功用：如：热工功用、光学功用、耐碰击功用、隔声功用等；     ⑸防火要求　　阐明防火结构所选用的方式；用于防火结构的各种材料的称号、种类、规格，以及耐火极限。     ⑹防雷要求　　阐明防雷结构所选用的方式，衔接办法，各种结构材料的称号、种类、规格，以及防雷类别、规则的接地电阻。     ⑺外装修造型或选型　　阐明扼要阐明建筑幕墙外立面造型特色、类型，铝合金门窗、建筑幕墙所用铝合金型材、立柱、横梁材料规格的选用根据。　　⑻材料选用　　阐明直接用于工程中的各种原材料、衔接材料、密封材料、焊接选用的材料以及紧固件、五金配件和附件的原料、种类、规格，及各种材料的表面防腐蚀要求的技能质量要求。     ⑼施工技能要求（仅关于施工图）　　a、阐明装置施工过程中要害工序的操作办法、技能要求，查验标准和特殊的查看办法；　　b、阐明装置施工过程中的安全要求。     ⑽新材料、新工艺　　主要从改进运用功用、进步工程质量、下降工程本钱、加速施工进度等几个方面阐明所选用的新材料、新工艺的长处、特性和选用的理由。 　　（上述的观念仅仅作者这几年从事建筑铝合金门窗及铝合金幕墙规划作业中的领会，及在招投标时各专家所提出的在规划阐明中所存在的问题的总结，或许其中有不当之处，请各位指出及批改。）

(1)铝合金是目前世界上最理想的绿色建筑结构材料，产业化与广泛应用，对推广绿色建筑业的发展，促进我国城市化和工业化的进程，进而促进国民经济的高速持续发展和社会文明进步具有重大意义。同时对扩大铝合金材料的应用领域，加速铝合金加工产业和技术的发展将起促进作用。 　　(2)建筑结构中以铝代木，使铝合金成为一种真正的“绿色建筑”材料，因为以铝代木可以大大减少砍伐保护绿色地球的森林，保护地球的绿色和低碳。何况铝结构与木结构相比，还是有强度、刚度高，减少结构断面，增加建筑物使用面积，节约土地和能源;耐水、防水、水密性、气密性好，杜绝渗漏水;耐腐蚀性能好，可表面处理，美观耐用;运输、施工、维护和装卸方便，成本低，特别适于高层和大跨度薄壳结构建筑;可回收率大于90%，回收成本和能耗低，而木材使用寿命短，只能作为垃圾回收。可见，铝合金结构材是一种真正的低碳、绿色、可循环使用的建筑材料。 　　(3)在建筑结构中，特别是现代高层民用建筑及大跨度和薄壳结构的大型公用建筑中铝合金结构与钢结构相比具有明显优势： 　　密度小。铝合金的密度仅为钢密度的1/3，而比强度、比刚度比钢材高，是典型的理想的轻量化材料。用于高层和大跨度与薄壳结构中，铝合金空间结构重量比钢结构的要轻得多，因此，构筑物的基础投资要少得多。 　　强度高，一般中强铝合金材料的b可达300MPa以上，相当于Q235钢，7075T6超高强铝合金的b可达700MPa左右，可与高强合金钢比美，超过高强钢Q345，而铝合金的密度小，铝合金材料的空间结构重量轻。因此，相等重量结构的比强度高。 　　可制作成各种形状与规格的精密结构部件。与钢铁相比，铝合金具有良好的塑性和可成形性，可用各种压力加工方法(挤压、轧制、锻压和冲压等)在冷、热状态下大批量加工成各种规格和形状的精密空心的和实心的恒断面的、变断面的型材、管材、棒材、板材、锻件、模锻件及冲弯件等，而且能使构件截面形式更加合理。不需要精密机械加工条件下，即可满足任意建筑结构的要求。这是钢材热轧、冷轧、挤压或焊接都无法达到的。 　　现场运输安装方便。由于铝合金结构自重很轻，现场无需大型重型机械装置，运输安装极为轻便，故现场施工周期可大大缩短，成本大大降低。 　　抗腐蚀、可表面处理、美观耐用。与钢结构相比，铝合金结构的主要优点之一是抗腐蚀、经久耐用，建筑生命中的防腐工作量少，防护维修费用低，同时不会因防腐维修而影响正常的生产经营及使用。铝合金结构绿色建筑物广泛运用在湿度大，有酸雨、气候变化恶劣的环境或沿海地区。 　　不粘水，水密性好，可防水，杜绝渗漏水。由于铝合金建筑系统的铝合金结构是配合铝合金屋面材料一体化挤压成形，其连接形式可以配合屋面材料完美结合，做到零渗漏防水，而且铝加工材不粘水、不怕水渗漏和腐蚀。 　　可回收循环使用是真正的绿色材料。铝合金材料回收成本很低，能耗仅电解铝的5%。可循环再次利用率大，回收率可达到90%以上(是钢材回收率的5倍以上)，基本和铝锭价格差异不大，是典型的绿色环保材料。 　　可实现绿色加工。使用铝合金结构可实现全装配式施工，达到模块化建筑、建筑工业化的标准。施工现场无噪音、无粉尘、对水气无污染，属典型的绿色材料、绿色施工。 　　节约土地、能源和建筑成本。同等跨度情况下，结构断面大幅减小(约为钢结构的1/8截面)，可增加建筑物6%左右的使用面积，减少10%左右空间浪费，节约土地和能源。同时大大节约建筑施工成本。 　　由此可见，以铝合金结构替代钢结构，可使建筑工程与施工绿色化，环保化，可大大节省资源、能源和建筑施工与维护使用成本，具有重大的经济效益和明显的社会效益。加速我国城市化工业化的进程，确保国民经济的高速持续发展并改善我国经济增长和社会文明发展的质量。同时可拓展铝材的使用领域和市场占有份额，促进铝加工(特别是挤压加工)的发展和技术的进步。

铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。铝合金以铝为基的合金总称。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。