2124鋁棒屈服強(qiáng)度

鋁材特別是擠壓鋁材在橋梁中的應(yīng)用已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，但用量不大，發(fā)展速度也不快，原因之一是鋁合金的強(qiáng)度還不夠高，不能滿足公路、鐵路橋梁的要求，常用的6xxx系合金擠壓型材的抗拉強(qiáng)度Rm只有250N/mm2，亟需研發(fā)一批強(qiáng)度>；650N/mm2的高強(qiáng)度的鋁合金，以滿足承重路橋特別是軍用浮橋建設(shè)的急需，高強(qiáng)度與高抗蝕性鋁合金擠壓型材對(duì)建造浮橋有著特別重要的作用，舟橋部隊(duì)是強(qiáng)大的解放軍的一支重要組成部分，現(xiàn)行的6xxx系合金的各項(xiàng)性能對(duì)建造過(guò)街人行天橋來(lái)說(shuō)卻是綽綽有余；二是鋁的價(jià)格比鋼材的高，使橋的造價(jià)上升不少，在一定程度阻礙了鋁橋的發(fā)展。

用擠壓鋁合金型材造橋的優(yōu)點(diǎn)

鋁合金擠壓型材是建造橋梁與浮橋的優(yōu)良結(jié)構(gòu)材料之一，尤其是對(duì)建造浮橋來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前它是首選的材料，值得大力推廣，其基本優(yōu)點(diǎn)可歸納如下：

密度低

約為鋼的1/3，鋁合金的密度約為2.7g/cm3，而鋼的密度卻高達(dá)7.8g/cm3。

6xxx系的強(qiáng)度性能可與低碳鋼的相當(dāng)，因此比強(qiáng)度（強(qiáng)度質(zhì)量比）、比剛度（比彈性模量）遠(yuǎn)超過(guò)鋼材的。

抗腐蝕性能強(qiáng)

對(duì)雨水、海水與道路鹽份、泥漿的腐蝕可忽略不計(jì)，特別是5xxx系合金，因此不但建造完后不用刷油漆，在服務(wù)期間也不需定期維護(hù)。

韌性高

抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力很強(qiáng)，又無(wú)低溫脆性。鋁合金的強(qiáng)度與塑性均隨著溫度的下降而同步上升，可是90%以上的鋼都有低溫脆性，所以鋁合金是高寒地區(qū)造橋的上乘材料，北歐建了不少鋁合金公路橋。

可擠壓性能強(qiáng)

這一點(diǎn)對(duì)于建造橋梁來(lái)說(shuō)很重要，因?yàn)槠淇梢陨a(chǎn)設(shè)計(jì)師所需要的斷面復(fù)雜的空心型材，增大承受負(fù)載的能力，而不必進(jìn)行昂貴的切削加工，還可以生產(chǎn)變斷面型材。由于大擠壓材的應(yīng)用與其質(zhì)量的相對(duì)較輕，可在工廠預(yù)制橋梁，有利于降低制造成本與運(yùn)輸費(fèi)用，縮短安裝時(shí)間，對(duì)交通影響大大減輕。

可回收性強(qiáng)

鋁是循環(huán)經(jīng)濟(jì)最佳的金屬材料之一，鋁合金橋梁在使用期間無(wú)腐蝕損失，幾乎全部回收，同時(shí)廢鋁能耗僅相當(dāng)于原鋁提取能耗的5%，對(duì)資源的循環(huán)利用、節(jié)能減排有著重要意義，具有重大社會(huì)效益。

用擠壓鋁合金型材造橋有諸多不言而喻的優(yōu)點(diǎn)。然而，鋁合金橋梁也有一些不足之處，不利于鋁合金材料在橋梁建造中的大面積推廣，主要問(wèn)題是：

原始成本高

鋁橋的原始成本（最初投資）比其他材料高，通常根據(jù)對(duì)比材料的不同高25%~100%，但是鋁橋在造完后不需刷油漆，在以后的服役期間也不需要定期維護(hù)，因此若把維護(hù)費(fèi)用也加以計(jì)算的話，則鋁橋在整個(gè)使用期間的總費(fèi)用（投資與維護(hù)費(fèi)之和）要低于鋼橋的，特別是在高寒地區(qū)，需用耐寒的無(wú)低溫脆性的合金鋼。

對(duì)鋁合金的認(rèn)識(shí)不足

無(wú)論是過(guò)去還是現(xiàn)在，無(wú)論是橋梁工程師還是廣大群眾，對(duì)鋼材都耳熟能詳，可是對(duì)鋁材在工程方面的應(yīng)用就不那么熟知了，因此，宜加強(qiáng)宣傳，不但要在學(xué)校培養(yǎng)人才方面提及鋁的應(yīng)用，而且有關(guān)傳媒應(yīng)在適當(dāng)?shù)貐^(qū)與時(shí)間加強(qiáng)介紹，提高人們對(duì)鋁及鋁應(yīng)用的認(rèn)知。

零件的連接

過(guò)去鋁橋是用鋁板制造的，采用螺接與鉚接連接零部件，上世紀(jì)90年代中期美國(guó)雷諾茲金屬公司（Reynolds metals Co.，2005年被美國(guó)鋁業(yè)公司兼并）研制成功幾種擠壓橋梁鋁型材，主要是用焊接法連接。用螺接或常規(guī)焊接法連接的不足之處是，接頭的強(qiáng)度特別是疲勞強(qiáng)度比母材的低。后來(lái)，先進(jìn)的摩擦攪拌法問(wèn)世，為橋梁零部件的連接提供了優(yōu)秀的連接工藝，可以焊接鋁-鋁，也可焊接鋁-鋼，焊縫的強(qiáng)度幾乎與母材的相當(dāng)。

新型橋梁鋁材合金

橋梁鋁材經(jīng)過(guò)85年的發(fā)展取得了重大進(jìn)展，已從板材建造進(jìn)入了以擠壓大空心鋁型材接焊橋體時(shí)代，現(xiàn)行的橋梁鋁材除傳統(tǒng)的6063、6061合金外，還有新研發(fā)的歐洲6082合金，1972年在美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊(cè)，成分（質(zhì)量%）：0.7~7.3Si，0.05Fe，0.10Cu，0.40~0.10Mn，0.6~1.2Mg，0.25Cr，0.20Zn，0.10Ti，其他雜質(zhì)每個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余Al；美國(guó)的7005合金，1962年在美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司注冊(cè)，成分（質(zhì)量%）：0.35Si，0.40Fe，0.10Cu，0.20~0.70Mn，1.0~1.8Mg，0.06~0.20Cr，4.0~5.0Zn，0.01~0.06Ti，0.06~0.20Zr，其他雜質(zhì)每個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余Al；日本的7N01合金，其中N代表日本（Nippon），它的成分（質(zhì)量%）：0.30Si，0.35Fe，0.20Cu，0.20~0.7Mn，1.0~2.0Mn，0.30Cr，4.0~5.0Zn，0.20Ti，0.10V，0.25Zr，其他雜質(zhì)每個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余Al；7N01是一個(gè)優(yōu)秀的可擠壓大型材的中高強(qiáng)度的鋁合金，它的物理性能：2.78g/cm3，液相線溫度620℃~650℃，線脹系數(shù)23.6×10-6/℃。

新型鋁合金的研制成功，摩擦攪拌焊的問(wèn)世，大擠壓機(jī)的建設(shè)，為橋梁鋁材生產(chǎn)、橋梁建設(shè)創(chuàng)造了有利條件，在一定程度上降低了鋁橋的造價(jià)，對(duì)推廣鋁材在橋梁中的應(yīng)用相當(dāng)有利。