Alliages de titane utilisés pour fabriquer des pièces de haute précision

Les avantages de l’utilisation du titane dans les automobiles sont évidents, permettant une réduction significative de la masse, une diminution de la consommation de carburant, une efficacité accrue, un environnement amélioré et une réduction du bruit. La clé est de savoir comment réduire le coût du titane et de ses pièces en alliage à un niveau acceptable. Selon l'étude, si le processus de production traditionnel est utilisé, le coût du laminage des produits en titane est de 4,4 dollars américains/kg. En règle générale, le coût de chaque étape de traitement doit être doublé, de sorte que le coût du matériau soit d'au moins 17,6 USD/kg. les produits laminés transformés en pièces usinées finales coûtent jusqu'à 44 $/kg. Il n'est évidemment pas possible de remplacer les pièces en acier correspondantes par un tel titane. Cependant, l’utilisation de matériaux à base de titane métallurgique en poudre est très différente. Si le prix disponible de la poudre ou des résidus d'éponge de titane est de 4,4-8,8 USD/kg, le coût des ébauches pressées pures ou presque pures sera inférieur à 4,4 USD/kg. Après un minimum d'usinage, des pièces telles que des bielles coûteraient entre 8,8 et 11 dollars/kg. La métallurgie des poudres peut non seulement utiliser des matières premières à faible coût, mais également réduire le coût d'usinage, en particulier la méthode de formage net ou de formage quasi-net est un moyen efficace de produire des pièces automobiles de grande taille et à bas prix. On peut voir que les matériaux en titane issus de la métallurgie des poudres ont une forte compétitivité.
Le titane a un rapport résistance/masse élevé, une résistance à haute température, une résistance à la corrosion et une stabilité thermique ainsi qu'une série de performances supérieures et a reçu une large attention, mais l'utilisation traditionnelle du titane et des alliages de titane se fait principalement dans les industries aérospatiale et marine. La contrainte pour le titane civil est le coût du produit. La métallurgie des poudres de titane est une méthode de production de pièces en titane complètement différente des autres technologies. La métallurgie des poudres peut limiter les déchets associés à la production conventionnelle de titane en éliminant le besoin de refusion à l'arc sous vide, de fusion par faisceau d'électrons ou de fusion à l'arc plasma. La poudre peut être transformée directement sous n'importe quelle forme ou bobine, réduisant ainsi la quantité de matière première nécessaire à la fabrication des pièces et augmentant les rendements. Le processus permet également la production de pièces quasiment nettes, réduisant ainsi les déchets normalement associés à la production de pièces traditionnelles, réduisant ainsi les étapes du processus et augmentant les rendements. Cependant, certains problèmes liés à la métallurgie des poudres doivent encore être améliorés, le moindre n'étant pas le contrôle de la contamination. Toute contamination rend le métal impropre aux pièces de haute précision. Les normes structurelles élevées dans l'aérospatiale rendent difficile la présence des alliages de titane sur le marché aérospatial, mais ils peuvent être utilisés dans des applications civiles avec des exigences structurelles moins strictes. L’industrie automobile est l’une des industries les plus susceptibles d’être utilisées à grande échelle. Le marché automobile est très vaste et une fois que l’application du titane dans l’industrie automobile sera popularisée, son utilisation dépassera de loin celle du marché aérospatial actuel.

Perspectives d'application des matériaux civils en titane :

À l'heure actuelle, l'alliage de titane obtenu par métallurgie des poudres a été appliqué aux nouvelles automobiles hautes performances, principalement dans le système moteur et le châssis, comme dans le système moteur avec un alliage de titane au lieu de l'acier allié et de l'acier inoxydable pour fabriquer des soupapes, des ressorts, etc. et bielles et autres pièces. Le châssis est principalement utilisé pour les ressorts, les systèmes d'échappement, les demi-arbres et diverses fixations. La société japonaise Toyota Motor Corporation a développé une nouvelle méthode de forgeage par métallurgie des poudres, qui peut réduire efficacement les coûts. Les soupapes en titane pour moteurs automobiles utilisant cette méthode peuvent réduire le poids de 40 %. La soupape d'admission est en alliage Ti-6Al-4V grâce à un processus de forgeage par métallurgie des poudres, la soupape d'échappement est en matériaux composites. Le matériau composite est constitué d'une nouvelle poudre d'alliage avec du bore comme agent de renforcement, et la fraction volumique de poudre renforcée de TiB est d'environ 5 %. La composition de la matrice est ti-6al-4sn-4zn-1mo-0.2si-0.3 O, qui présente une excellente résistance au fluage .