{"id":13696,"date":"2019-09-27T06:58:31","date_gmt":"2019-09-27T06:58:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=13696"},"modified":"2020-05-07T07:20:55","modified_gmt":"2020-05-07T07:20:55","slug":"structure-and-classification-of-titanium-alloys","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/structure-et-classification-des-alliages-de-titane\/","title":{"rendered":"Structure et classification des alliages de titane"},"content":{"rendered":"
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Connaissance de base du titane<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Le titane est un m\u00e9tal structurel important d\u00e9velopp\u00e9 dans les ann\u00e9es 1950. Les alliages de titane sont largement utilis\u00e9s dans divers domaines en raison de leur haute r\u00e9sistance sp\u00e9cifique, de leur bonne r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et de leur haute r\u00e9sistance \u00e0 la chaleur. De nombreux pays dans le monde ont reconnu l'importance des mat\u00e9riaux en alliage de titane, les ont successivement \u00e9tudi\u00e9s et d\u00e9velopp\u00e9s, et ont obtenu une application pratique. Le titane est le quatri\u00e8me \u00e9l\u00e9ment B du tableau p\u00e9riodique. Il ressemble \u00e0 de l'acier et a un point de fusion de 1 672 C. C'est un m\u00e9tal r\u00e9fractaire. Le titane est abondant dans la cro\u00fbte, bien plus \u00e9lev\u00e9 que les m\u00e9taux communs tels que Cu, Zn, Sn et Pb. Les ressources en titane en Chine sont extr\u00eamement abondantes. Ce n'est que dans la tr\u00e8s grande magn\u00e9tite de vanadium-titane d\u00e9couverte dans la r\u00e9gion de Panzhihua, dans la province du Sichuan, que les r\u00e9serves de titane associ\u00e9es s'\u00e9l\u00e8vent \u00e0 environ 420 millions de tonnes, ce qui est proche du total des r\u00e9serves prouv\u00e9es de titane \u00e0 l'\u00e9tranger. Les alliages de titane peuvent \u00eatre divis\u00e9s en alliages r\u00e9sistants \u00e0 la chaleur, alliages \u00e0 haute r\u00e9sistance, alliages r\u00e9sistants \u00e0 la corrosion (alliages Ti-Mo, Ti-Pd, etc.), alliages \u00e0 basse temp\u00e9rature et alliages fonctionnels sp\u00e9ciaux (mat\u00e9riaux de stockage d'hydrog\u00e8ne Ti-Fe et m\u00e9moire Ti-Ni alliages).<\/p>\n\n\n\n

<\/strong>\u00c9l\u00e9ments en alliage de titane <\/h2>\n\n\n\n

Les alliages de titane sont des alliages \u00e0 base de titane et ajout\u00e9s \u00e0 d'autres \u00e9l\u00e9ments. Le titane a deux types de cristaux h\u00e9t\u00e9rog\u00e8nes homog\u00e8nes: le titane alpha avec une structure hexagonale dense en dessous de 882 C et le titane b\u00eata avec une structure cubique centr\u00e9e sur le corps au-dessus de 882 C.Les \u00e9l\u00e9ments d'alliage peuvent \u00eatre divis\u00e9s en trois cat\u00e9gories en fonction de leur influence sur la temp\u00e9rature de transformation de phase: 1. Les \u00e9l\u00e9ments qui stabilisent la phase alpha et augmentent la temp\u00e9rature de transformation de phase sont des \u00e9l\u00e9ments stables alpha, notamment l'aluminium, le carbone, l'oxyg\u00e8ne et l'azote. Parmi eux, l'aluminium est le principal \u00e9l\u00e9ment d'alliage de l'alliage de titane. Il a un effet \u00e9vident sur l'am\u00e9lioration de la r\u00e9sistance \u00e0 temp\u00e9rature ambiante et \u00e0 haute temp\u00e9rature, la r\u00e9duction de la gravit\u00e9 sp\u00e9cifique et l'augmentation du module \u00e9lastique de l'alliage. (2) La phase b\u00eata stable et la temp\u00e9rature de transition de phase d\u00e9croissante sont des \u00e9l\u00e9ments stables b\u00eata, qui peuvent \u00eatre divis\u00e9s en deux types: isomorphes et eutecto\u00efdes. Le premier comprend le molybd\u00e8ne, le niobium et le vanadium, tandis que le second comprend le chrome, le mangan\u00e8se, le cuivre, le fer et le silicium. (3) Les \u00e9l\u00e9ments neutres, tels que le zirconium et l'\u00e9tain, ont peu d'effet sur la temp\u00e9rature de transition de phase.<\/p>\n\n\n\n

L'oxyg\u00e8ne, l'azote, le carbone et l'hydrog\u00e8ne sont les principales impuret\u00e9s des alliages de titane. L'oxyg\u00e8ne et l'azote ont une solubilit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9e dans la phase alpha, ce qui a un effet de renforcement significatif sur l'alliage de titane, mais r\u00e9duit sa plasticit\u00e9. Les teneurs en oxyg\u00e8ne et en azote dans le titane sont g\u00e9n\u00e9ralement stipul\u00e9es respectivement inf\u00e9rieures \u00e0 0,15-0,2% et 0,04-0,05%. La solubilit\u00e9 de l'hydrog\u00e8ne dans la phase alpha est tr\u00e8s faible. L'hydrog\u00e8ne en exc\u00e8s dissous dans l'alliage de titane produira de l'hydrure, ce qui rend l'alliage cassant. Habituellement, la teneur en hydrog\u00e8ne dans les alliages de titane est contr\u00f4l\u00e9e en dessous de 0,015%. La dissolution de l'hydrog\u00e8ne dans le titane est r\u00e9versible.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

classification<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Le titane est un isom\u00e8re avec un point de fusion de 1720 (?) C et une structure de r\u00e9seau hexagonale dense \u00e0 des temp\u00e9ratures inf\u00e9rieures \u00e0 882 (?), Qui est appel\u00e9e alpha titane, et une structure de r\u00e9seau cubique centr\u00e9e sur le corps \u00e0 des temp\u00e9ratures sup\u00e9rieures \u00e0 882 (?) C , qui est appel\u00e9 b\u00eata-titane. Des alliages de titane avec diff\u00e9rentes microstructures peuvent \u00eatre obtenus en ajoutant des \u00e9l\u00e9ments d'alliage appropri\u00e9s pour changer progressivement la temp\u00e9rature de transformation de phase et la teneur en phase. Les alliages de titane ont trois types de structures matricielles \u00e0 temp\u00e9rature ambiante. Les alliages de titane peuvent \u00e9galement \u00eatre divis\u00e9s en trois cat\u00e9gories: les alliages alpha, les alliages (alpha + b\u00eata) et les alliages b\u00eata. La Chine est repr\u00e9sent\u00e9e respectivement par TA, TC et TB.<\/p>\n\n\n\n

Alliage de titane alpha<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Il s'agit d'un alliage monophas\u00e9 constitu\u00e9 d'une solution solide en phase alpha. Il est en phase alpha \u00e0 la temp\u00e9rature g\u00e9n\u00e9rale et \u00e0 une temp\u00e9rature d'application pratique plus \u00e9lev\u00e9e. Il a une structure stable, une r\u00e9sistance \u00e0 l'usure plus \u00e9lev\u00e9e et une forte r\u00e9sistance \u00e0 l'oxydation que le titane pur. Sa r\u00e9sistance et sa r\u00e9sistance au fluage sont maintenues \u00e0 des temp\u00e9ratures de 500 600 C, mais il ne peut pas \u00eatre renforc\u00e9 par un traitement thermique, et sa r\u00e9sistance \u00e0 temp\u00e9rature ambiante n'est pas \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Alliage de titane b\u00eata<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Il s'agit d'un alliage monophas\u00e9 compos\u00e9 d'une solution solide en phase b\u00eata. Il a une haute r\u00e9sistance sans traitement thermique. Apr\u00e8s trempe et vieillissement, l'alliage est encore renforc\u00e9 et sa r\u00e9sistance \u00e0 la temp\u00e9rature ambiante peut atteindre 1372-1666 MPa. Cependant, sa stabilit\u00e9 thermique est m\u00e9diocre et il ne convient pas pour une utilisation \u00e0 haute temp\u00e9rature.<\/p>\n\n\n\n

Alliage de titane alpha + b\u00eata<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

C'est un alliage biphas\u00e9 avec de bonnes propri\u00e9t\u00e9s compl\u00e8tes, une bonne stabilit\u00e9 structurelle, une bonne t\u00e9nacit\u00e9, une plasticit\u00e9 et des propri\u00e9t\u00e9s de d\u00e9formation \u00e0 haute temp\u00e9rature. Il peut \u00eatre trait\u00e9 sous pression chaude et renforc\u00e9 par trempe et vieillissement. Apr\u00e8s traitement thermique, la r\u00e9sistance augmente de 50%-100% par rapport \u00e0 l'\u00e9tat de recuit, et la r\u00e9sistance \u00e0 haute temp\u00e9rature peut fonctionner pendant longtemps \u00e0 la temp\u00e9rature de 400500 et sa stabilit\u00e9 thermique est inf\u00e9rieure \u00e0 celle de l'alliage alpha-titane.<\/p>\n\n\n\n

Parmi les trois types d'alliages de titane, l'alliage alpha-titane et l'alliage alpha + b\u00eata-titane sont les plus couramment utilis\u00e9s; L'alliage alpha-titane a la meilleure usinabilit\u00e9, suivi de l'alliage alpha + b\u00eata-titane et de l'alliage b\u00eata-titane. Alliage de titane alpha code TA, alliage de titane b\u00eata code TB, alliage alpha + b\u00eata de titane code TC.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Application d'alliage de titane<\/h2>\n\n\n\n

Les alliages de titane peuvent \u00eatre divis\u00e9s en alliages r\u00e9sistants \u00e0 la chaleur, alliages \u00e0 haute r\u00e9sistance, alliages r\u00e9sistants \u00e0 la corrosion (alliages Ti-Mo, Ti-Pd, etc.), alliages \u00e0 basse temp\u00e9rature et alliages fonctionnels sp\u00e9ciaux (mat\u00e9riaux de stockage d'hydrog\u00e8ne Ti-Fe et m\u00e9moire Ti-Ni alliages). La composition et les propri\u00e9t\u00e9s des alliages typiques sont pr\u00e9sent\u00e9es dans le tableau.<\/p>\n\n\n\n

Diff\u00e9rentes compositions et structures de phases peuvent \u00eatre obtenues en ajustant le processus de traitement thermique. On pense g\u00e9n\u00e9ralement qu'une structure \u00e9quiaxe fine a une meilleure plasticit\u00e9, stabilit\u00e9 thermique et r\u00e9sistance \u00e0 la fatigue; la structure aciculaire a une r\u00e9sistance \u00e0 l'endurance, une r\u00e9sistance au fluage et une t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 la rupture plus \u00e9lev\u00e9es; la structure mixte \u00e9quiaxe et aciculaire a de meilleures propri\u00e9t\u00e9s compl\u00e8tes.<\/p>\n\n\n\n

Les alliages de titane ont une r\u00e9sistance \u00e9lev\u00e9e, une faible densit\u00e9, de bonnes propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques, une bonne t\u00e9nacit\u00e9 et une r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion. De plus, l'alliage de titane a de mauvaises performances technologiques et une coupe difficile. Il est facile d'absorber les impuret\u00e9s telles que l'hydrog\u00e8ne, l'oxyg\u00e8ne, l'azote et le carbone lors du travail \u00e0 chaud. Il existe \u00e9galement une mauvaise r\u00e9sistance \u00e0 l'usure et un processus de production complexe. La production industrialis\u00e9e de titane a commenc\u00e9 en 1948. Avec le d\u00e9veloppement de l'industrie a\u00e9ronautique, l'industrie du titane cro\u00eet \u00e0 un rythme moyen de 8% par an. \u00c0 l'heure actuelle, la production annuelle de mat\u00e9riaux de traitement d'alliages de titane dans le monde a atteint plus de 40 000 tonnes, et il existe pr\u00e8s de 30 types de nuances d'alliages de titane. Les alliages de titane les plus largement utilis\u00e9s sont le Ti-6Al-4V (TC4), le Ti-5Al-2.5Sn (TA7) et le titane pur industriel (TA1, TA 2 et TA3).<\/p>\n\n\n\n

L'alliage de titane est principalement utilis\u00e9 pour fabriquer des pi\u00e8ces de compresseur de moteur d'avion, suivi des fus\u00e9es, des missiles et des avions \u00e0 grande vitesse. Au milieu des ann\u00e9es 1960, le titane et ses alliages ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s dans l'industrie g\u00e9n\u00e9rale pour fabriquer des \u00e9lectrodes dans l'industrie d'\u00e9lectrolyse, des condenseurs dans les centrales \u00e9lectriques, des r\u00e9chauffeurs pour le raffinage du p\u00e9trole et le dessalement de l'eau de mer et des dispositifs de contr\u00f4le de la pollution de l'environnement. Le titane et ses alliages sont devenus une sorte de mat\u00e9riau structurel r\u00e9sistant \u00e0 la corrosion. En outre, il est \u00e9galement utilis\u00e9 pour produire des mat\u00e9riaux de stockage d'hydrog\u00e8ne et des alliages \u00e0 m\u00e9moire de forme.<\/p>\n\n\n\n

Le titane et les alliages de titane ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s en 1956 en Chine, et la production industrialis\u00e9e de mat\u00e9riaux en titane et d'alliages TB2 a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e au milieu des ann\u00e9es 1960.<\/p>\n\n\n\n

L'alliage de titane est un nouveau mat\u00e9riau structurel important utilis\u00e9 dans l'industrie a\u00e9rospatiale. Sa densit\u00e9, sa r\u00e9sistance et sa temp\u00e9rature de service se situent entre l'aluminium et l'acier, mais il a une r\u00e9sistance sp\u00e9cifique \u00e9lev\u00e9e et une excellente r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion par l'eau de mer et des performances \u00e0 tr\u00e8s basse temp\u00e9rature. En 1950, les \u00c9tats-Unis ont utilis\u00e9 pour la premi\u00e8re fois un chasseur-bombardier F-84 comme composants non porteurs tels que la plaque d'isolation thermique du fuselage arri\u00e8re, le capot de guidage d'air et le capot arri\u00e8re. Depuis les ann\u00e9es 1960, l'utilisation d'alliages de titane est pass\u00e9e du fuselage arri\u00e8re au fuselage central, rempla\u00e7ant partiellement l'acier de construction pour fabriquer d'importants composants porteurs tels que des cloisons, des poutres, des volets et des glissi\u00e8res. La quantit\u00e9 d'alliage de titane utilis\u00e9e dans les avions militaires augmente rapidement, atteignant 20%-25% du poids de la structure de l'avion. Les alliages de titane sont largement utilis\u00e9s dans les avions civils depuis les ann\u00e9es 1970. Par exemple, la quantit\u00e9 de titane utilis\u00e9e dans les avions de passagers Boeing 747 est sup\u00e9rieure \u00e0 3640 kg. Le titane pour les avions avec un nombre de Mach inf\u00e9rieur \u00e0 2,5 est principalement utilis\u00e9 pour remplacer l'acier afin de r\u00e9duire le poids structurel. Par exemple, l'avion de reconnaissance \u00e0 haute vitesse \u00e0 haute altitude SR-71 des \u00c9tats-Unis (nombre de Mach volant 3, altitude de vol 26 262 m\u00e8tres), le titane repr\u00e9sentait 93% de la masse structurelle de l'avion, connu sous le nom d'avions \u00abtout titane\u00bb. Lorsque le rapport pouss\u00e9e-poids du moteur d'avion passe de 4 \u00e0 6 \u00e0 8 \u00e0 10 et que la temp\u00e9rature de sortie du compresseur passe de 200 \u00e0 300 degr\u00e9s C \u00e0 500 \u00e0 600 degr\u00e9s C, le disque et la lame de compresseur basse pression d'origine sont l'aluminium doit \u00eatre remplac\u00e9 par un alliage de titane, ou le disque et la lame du compresseur haute pression en alliage de titane au lieu d'acier inoxydable, afin de r\u00e9duire le poids structurel. Dans les ann\u00e9es 1970, la quantit\u00e9 d'alliage de titane utilis\u00e9e dans les moteurs d'avion repr\u00e9sentait g\u00e9n\u00e9ralement 20%-30% du poids total de la structure. Il a \u00e9t\u00e9 principalement utilis\u00e9 pour fabriquer des composants de compresseur, tels que des ventilateurs en titane forg\u00e9, des disques et des pales de compresseur, un carter de compresseur en titane moul\u00e9, un carter interm\u00e9diaire, un logement de palier, etc. pour fabriquer divers r\u00e9cipients sous pression, r\u00e9servoirs de carburant, attaches, sangles d'instruments, cadres et obus de fus\u00e9e. Les soudures sur plaque en alliage de titane sont \u00e9galement utilis\u00e9es dans les satellites terrestres artificiels, les modules lunaires, les engins spatiaux habit\u00e9s et les navettes spatiales.<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Base knowledge of titanium Titanium is an important structural metal developed in the 1950s. Titanium alloys are widely used in various fields because of their high specific strength, good corrosion resistance and high heat resistance. Many countries in the world have recognized the importance of titanium alloy materials, and have successively studied and developed them,…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":19657,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/1-1.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13696"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=13696"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13696\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/19657"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=13696"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=13696"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=13696"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}