Les propriétés des alliages de titane

Les alliages de titane possèdent de nombreuses qualités et sont largement utilisés dans divers secteurs. Cependant, leurs structures impliquent une attention particulière pour bénéficier de leurs propriétés mécaniques. Le titane est un métal utilisé principalement dans l'industrie armement automobile, aéronautique, spatiale, construction navale, chimique, médicale, maritime, ainsi que dans les articles de sport et de loisirs. Il dispose d'un indice résistance/masse volumique élevé, ce qui en fait un des matériaux légers et performants.

Les alliages de titane

Il existe différents alliages de titane, les plus couramment utilisés étant le TA6V et le T40 :

• le TA6V est chargé en aluminium et en vanadium, ce qui améliore la résistance mais diminue la ductilité ;
• le T40 est un titane pur avec quelques éléments additionnels.

Usinage

Les normes utilisées pour ces alliages sont nombreuses et dépendent de l'utilisation souhaitée. L'usinage chimique du titane est également possible pour décaper les pièces ou réduire leur poids.

Les propriétés mécaniques

Le titane est apprécié pour :

• sa légèreté ;
  
• sa résistance à la corrosion et aux températures extrêmes ;
• sa compatibilité avec le corps humain.

Les propriétés d'usage

Le titane possède deux structures cristallines qui permettent de classer les alliages en fonction de leurs propriétés d'usage.

• le matriçage à chaud des alliages de titane est un procédé utilisé pour créer des pièces en titane dans différents secteurs tels que l'aéronautique, l'industrie pharmaceutique, le médical, le sport et le luxe. Les alliages de titane sont classés en plusieurs familles en fonction de leur composition et des phases dominantes à température ambiante. Les propriétés des alliages de titane dépendent de la composition et de la température de transus β. Il est important d'éviter l'absorption d'hydrogène, d'azote et d'oxygène pendant le processus de matriçage, car cela peut fragiliser le matériau. Des produits d'enverrage sont utilisés pour protéger les pièces pendant la chauffe.

• le matriçage isotherme est un procédé qui permet de limiter les efforts de forgeage et d'obtenir une déformation équivalente plus homogène. Cependant, il est difficile de trouver des matériaux d'outillage résistants à de telles températures.

Effet mémoire de forme ou le comportement superélastique

Les alliages de titane bêta sont des matériaux métalliques et utilisés notamment dans la fabrication de prothèses médicales. Le titane subit une transformation allotropique α/β au voisinage de 882 °C, passant de la phase β cubique centrée à haute température à la phase α hexagonale à basse température.

Les alliages de titane bêta-métastable, obtenus en ajoutant certains éléments chimiques, peuvent conserver la structure β à température ambiante, ce qui leur confère des propriétés intéressantes telles que l'effet mémoire de forme ou le comportement superélastique. Ces alliages peuvent également former une phase ω hexagonale après trempe. 

Applications

• dans les moteurs à réaction ;
• les cellules et les trains d'atterrissage des avions, des hélicoptères, des engins spatiaux, etc ;
• les prothèses médicales. 

Le matriçage des alliages de titane - MetalBlog

Le matriçage à chaud des alliages de titane peut se pratiquer sur outillages isothermes (haute température) et exige une très bonne maîtrise technique.

https://metalblog.ctif.com/2023/12/18/le-matricage-a-chaud-des-alliages-de-titane/

Comportement des alliages de titane bêta-métastable

Les alliages de titane à bas module d’élasticité, appelés alliages bêta-métastables, sont des matériaux de choix pour les implants et les prothèses. Grâce à leur module apparent d’élasticité beaucoup plus proche de celui de l’os, ils s’adaptent mieux au comportement élastique à l’interface os/implant que le titane ou l’alliage TA6V.

https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/biomedical-pharma-th15/biomateriaux-42606210/titane-et-alliages-m4781/comportement-des-alliages-de-titane-beta-metastable-m4781niv10004.html