Propriétés des alliages de titane

Le titane est un nouveau type de métal, les propriétés du titane et la teneur en carbone, azote, hydrogène, oxygène et autres impuretés, la teneur en impuretés d'iodure de titane la plus pure ne dépassant pas 0,1 %, mais sa résistance est faible, haute plasticité. Les propriétés industrielles du titane pur à 99,5 % sont : la densité ρ=4,5 g/cm3, le point de fusion de 1 800 degrés C, le coefficient de conductivité thermique λ=15,24 W/(mK), la résistance à la traction de σb=539MPa. Allongement δ=25 %, retrait de section ψ=25 %, module d'élasticité E=1,078 × 105MPa, dureté HB195.

(1) Résistance spécifique élevée

La densité de l'alliage de titane est généralement d'environ 4,5 g/cm3, soit seulement 60 % de l'acier, une résistance du titane pur proche de celle de l'acier ordinaire, certains alliages de titane à haute résistance étant supérieurs à de nombreux alliages d'acier de construction. Par conséquent, la résistance spécifique des alliages de titane (résistance/densité) est bien supérieure à celle des autres matériaux de structure métalliques, voir le tableau 7-1, et peut produire des unités de haute résistance, de bonne rigidité et de pièces et composants légers. Actuellement, les composants des moteurs d’avion, le squelette, la peau, les fixations et les trains d’atterrissage, etc. utilisent des alliages de titane.

(2) Résistance thermique élevée

L'utilisation d'une température supérieure à celle de l'alliage d'aluminium de quelques centaines de degrés dans la température moyenne peut toujours maintenir la résistance requise, peut être à une température de 450-500 degré de travail à long terme de ces deux types d'alliages de titane dans la plage de 150 degrés à 500 degrés ont encore une résistance spécifique élevée, et un alliage d'aluminium à 150 degrés que la force du déclin évident. La température de travail de l'alliage de titane peut atteindre 500 degrés, celle de l'alliage d'aluminium est inférieure à 200 degrés.

(3) Bonne résistance à la corrosion

Alliage de titane dans l'atmosphère humide et les médias d'eau de mer, sa résistance à la corrosion est bien meilleure que l'acier inoxydable ; la résistance aux piqûres, à la corrosion acide et à la corrosion sous contrainte est particulièrement forte ; les alcalis, les chlorures, les éléments organiques chlorés, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, etc. ont une excellente résistance à la corrosion. Mais le titane a un pouvoir réducteur à l'oxygène et la résistance à la corrosion dans les milieux salés de chrome est médiocre.

(4) Bonnes performances à basse température

L'alliage de titane à basse et ultra-basse température peut toujours conserver ses propriétés mécaniques. Bonnes performances à basse température, l'élément d'espacement est un alliage de titane à très faible teneur, tel que le TA7, dans un degré -253, peut également maintenir un certain degré de plasticité. Par conséquent, l’alliage de titane est également un matériau structurel important à basse température.

(5) Grande activité chimique

L'activité chimique du titane et l'atmosphère O, N, H, CO, CO2, vapeur d'eau, ammoniac et autres réactions chimiques fortes. Une teneur en carbone supérieure à 0,2 % formera du TiC dur dans les alliages de titane ; une température plus élevée et le rôle de N formeront également une couche de surface dure de TiN ; à 600 degrés ou plus, le titane absorbe l'oxygène pour former une couche durcie de haute dureté ; la teneur en hydrogène augmente, mais aussi la formation d'une couche de fragilisation. L'absorption du gaz et la profondeur de la couche superficielle dure et cassante qui en résulte peuvent atteindre 0,1 ~ 0,15 mm, le degré de durcissement est de 20 % à 30 %. L'affinité chimique du titane est également grande, il est facile de produire une adhésion avec la surface de friction.

(6) petite conductivité thermique, petit module d'élasticité

La conductivité thermique du titane λ=15,24 W/(mK) est d'environ 1/4 de nickel, 1/5 de fer, 1/14 d'aluminium, et divers alliages de titane ont une conductivité thermique d'environ 50 % inférieure à celle-ci. de titane. Le module d'élasticité de l'alliage de titane est d'environ la moitié de celui de l'acier, sa rigidité est donc faible, facile à déformer, ne convient pas à la fabrication de tiges fines et de pièces à paroi mince, et le rebond de la surface usinée lors de la coupe est très important. environ 2 à 3 fois plus que l'acier inoxydable, ce qui entraîne une friction intense, une adhérence et une usure de liaison de l'outil après la surface de coupe.

L'alliage de titane a une résistance élevée et une faible densité, de bonnes propriétés mécaniques, une ténacité et une résistance à la corrosion très bonnes. De plus, les alliages de titane ont de mauvaises performances de traitement, des difficultés de coupe et d'usinage, lors du traitement thermique, et ils absorbent très facilement des impuretés telles que l'hydrogène, l'oxygène, l'azote et le carbone. La résistance à l'abrasion est également faible et le processus de production est complexe. La production industrialisée de titane a débuté en 1948. Les besoins du développement de l'industrie aéronautique, de sorte que l'industrie du titane ait un taux de croissance annuel moyen d'environ 8% de développement. À l'heure actuelle, la production annuelle mondiale de matériaux de traitement d'alliages de titane a atteint plus de 40 000 tonnes, soit près de 30 types d'alliages de titane. L'alliage de titane le plus largement utilisé est le Ti-6Al-4V (TC4), le Ti-5Al-2.5Sn (TA7) et le titane pur industriel (TA1, TA2 et TA3).

Les alliages de titane sont principalement utilisés pour fabriquer des pièces de compresseurs de moteurs d'avion, suivis par des pièces structurelles pour fusées, missiles et avions à grande vitesse. Au milieu des années -1960, le titane et ses alliages ont été utilisés dans l'industrie générale pour fabriquer des électrodes pour l'industrie de l'électrolyse, les condenseurs des centrales électriques, les réchauffeurs des raffineries de pétrole et du dessalement de l'eau de mer, ainsi que les dispositifs de contrôle de la pollution de l'environnement, etc. Le titane et ses alliages sont devenus une sorte de matériau résistant. Le titane et ses alliages sont devenus un matériau structurel résistant à la corrosion. Il est également utilisé pour produire des matériaux de stockage d’hydrogène et des alliages à mémoire de forme.