Alliages de titane

Les métallurgistes ont développé une impressionnante variété d'alliages métalliques utiles à des fins de fabrication. La combinaison d'un métal et d'un ou plusieurs autres éléments crée un alliage métallique. Souvent, les alliages combinent une grande quantité d'un métal de base moins cher, comme le fer, avec un métal plus coûteux, comme l'or ou le titane.

À propos des alliages de titane

Le titane est largement présent dans la nature en combinaison avec d'autres matériaux. Sous sa forme purifiée, le titane forme un métal. Il présente deux structures cristallographiques possibles distinctes sous forme de solide: une structure hexagonale «alpha» et une structure cubique «beta». Les métallurgistes ont identifié trois grands types d'alliages de titane basés sur la forme cristallographique du titane utilisé dans l'alliage. Ces métaux diffèrent quelque peu dans les propriétés physiques qu'ils affichent.

Alliages alpha et presque alpha: Ces alliages se soudent généralement bien, mais ils ne peuvent pas être traités thermiquement. Ils résistent bien aux températures froides, fournissent généralement une bonne ductilité et offrent des niveaux de résistance faibles à moyens. Les alliages alpha ou presque alpha très élevés peuvent résister à l'oxydation.

Alliages bêta et quasi-bêta: ces alliages de titane facilement traitables à chaud se soudent également. Ils offrent une résistance élevée dans les plages de températures spécifiées.

Combinaisons d'alliages alpha et bêta: ces alliages combinent des caractéristiques des deux autres types. Certains présentent des propriétés de traitement thermique et se soudent. Ils offrent des niveaux de résistance moyens à élevés, mais nécessitent généralement un formage à chaud (par opposition au froid).

Les grades des alliages de titane

Une association volontaire privée de l'industrie appelée l'American Society for Testing Materials (l '«ASTM») et l'American Society of Mechanical Engineers (l'ASME ») ont publié des directives pour le classement du titane. De nombreuses entreprises internationales ont adopté ces normes. Quelque 39 grandes qualités de titane se retrouvent largement sur le marché commercial; le numéro de grade aide les fabricants à identifier la composition en pourcentage des différents alliages. Par exemple, un alliage de titane de «grade 5» comprendrait 6% d'aluminium et 4% de vanadium.

Certains fabricants peuvent également utiliser d'autres spécifications. Le système de numérotation unifié (largement utilisé en Amérique du Nord), les normes promulguées par l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et les normes EN (utilisées dans l'Union européenne) peuvent traiter des alliages de titane à des fins spécifiques.

Propriétés et applications

Bien qu'il y ait quelques décennies, les alliages de titane aient trouvé une utilité principalement pour des applications militaires, aujourd'hui plusieurs autres secteurs économiques utilisent également des produits contenant ces métaux. Les propriétés et les applications des alliages de titane ont contribué à créer une forte demande dans certaines industries. Cependant, les facteurs de prix limitent toujours la disponibilité de certains produits en alliage de titane:

Propriétés

Le titane purifié forme un métal argenté dur et brillant. Bien qu'il possède une résistance à la traction impressionnante, l'élément en titane présente une densité considérablement inférieure à celle de l'acier (un centimètre cube de titane ne pèse que 4,5 grammes). Il résiste également à la corrosion par l'eau salée. Non magnétique et apparemment non allergène, le titane offre un faible module d'élasticité malgré sa haute résistance à la traction. Cependant, son point de fusion élevé de 3038 degrés Fahrenheit pendant de nombreuses années a créé des défis pour les fabricants qui tentent d'utiliser le titane comme alliage dans des environnements commerciaux.

Applications

Aujourd'hui, le titane est largement utilisé dans les industries aérospatiale et aéronautique, ainsi que dans l'industrie de la défense. Son poids léger et sa haute résistance dans certaines plages de températures rendent le titane bien adapté à une variété de pièces d'avion. De plus, le titane résiste mieux à la corrosion de l'eau de mer que de nombreux autres matériaux, de sorte que les alliages contenant ce métal ont été largement utilisés dans les condenseurs de centrales électriques et les installations de dessalement.

Bien que les produits en titane soient généralement toujours à des prix élevés, le titane métallique a trouvé des applications dans le domaine biomédical pour une utilisation dans les implants chirurgicaux et dentaires. Certains constructeurs automobiles de luxe utiliseraient des alliages de titane dans leurs véhicules, et les consommateurs ont récemment commencé à utiliser des clubs de golf, des montres et des bijoux avec des composants durables en alliage de titane. À l'avenir, les fabricants continueront probablement de découvrir de nouvelles utilisations pour les alliages de titane.

Avantages des alliages de titane

Les alliages de titane offrent de nombreux avantages. Premièrement, ils résistent bien à la corrosion par l'eau salée et le chlore. Deuxièmement, ils offrent une résistance légère dans des plages de températures spécifiées. Troisièmement, de nombreux produits en alliage de titane résistent aux températures froides. Quatrièmement, ces métaux fournissent une finition de surface argentée attrayante. Enfin, certains alliages de titane conservent leurs formes de manière fiable.

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