Alliages titane grade : Propriétés physiques et mécaniques

Le titane est un métal d’une grande ductilité, alliant un faible poids, une robustesse face à la corrosion et une biocompatibilité exemplaire. Grâce à différents grade de titane, répondant à des normes particulières, il est exploité en majorité dans les domaines de l’aérospatiale, de la chimie et du médicale, où la sécurité et le contrôle qualité sont des éléments essentiels.

ilmenite titane noir pierre

Le titane et ses alliages
à travers l’histoire.

Découvert en 1791 par un révérend britannique nommé William Gregor, le titane, aussi appelé titanium, a, comme bien des éléments métalliques, mis du temps à s’imposer commercialement dans l’industrie moderne. Aussi bien minéralogiste que pasteur, c’est en analysant la rivière passant près de chez lui en Cornouailles, que William isola une nouvelle matière qu’il nomma «sable noir ». Il venait de découvrir du titane sous sa forme primitive appelée ilménite. Une matière dont les caractéristiques mécaniques s’avéreront très prometteuses.

Ne ménageant pas ses efforts et après l’utilisation de plusieurs procédés chimiques afin d’extraire du fer de cette composition, il finit par produire l’oxyde d’un métal jusque-là inconnu : la menachanite.

En parallèle de ces recherches, Martin H. Klaproth, professeur de chimie à l’université de Berlin, identifia le même métal en 1795. C’est à lui qu’on doit le nom de « Titane », bien qu’il ignorait totalement ses propriétés physiques et chimiques.

Plus d’un siècle plus tard, Matthew A. Hunter, chercheur à New-York en 1910, fut le premier capable de produire du titane, pur à 99 %. Mais cela ne marqua tout de même pas le début de sa fabrication à grande échelle. En 1939, un procédé de production fut finalement mis au point grâce à une réduction par phase du produit avec du magnésium et ce n’est qu’à partir de là qu’il gagnera de l’intérêt aux yeux du monde de l’industrie.

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Une excellente base grâce
à de très bonnes propriétés physiques natives

Présentant une masse volumique moins importante de 40% par rapport à l’acier, le titane est naturellement résistant à la corrosion. Cette résistance s’avère d’autant plus excellente en milieu marin, même avec une eau particulièrement salée. Une résistance qui ne faiblie pas lors de forts pics de température puisque ses caractéristiques mécaniques lui permettent de conserver une excellente ductilité à des amplitudes de température variant du zéro absolu à environ 600°C.

Grâce à ses atouts remarquables, il demeure un matériau adapté à de nombreux domaines d’applications et bons nombres de secteurs d’activités comme les secteurs du médical, de l’aéronautique ou de l’armement.

Des propriétés qui ne se limitent pas à ces simples exemples puisqu’on peut aussi citer que le titane dispose d’une très bonne solidité, d’une faible densité qui font de lui l’un des métaux les plus légers, d’une formabilité optimale à froid (type grade 1 notamment), d’un bel esthétisme en surface, couplés à une excellente biocompatibilité.

Différents alliages pour différentes applications

Le titane existe sous deux formes allotropiques nommé alpha et bêta qui peuvent répondre à différents cahiers des charges. Cette forme change en fonction de l’alliage utilisé.

Titane Grade 1 (T35)

Formabilité à froid et soudabilité optimales ainsi qu’une très bonne résistance à la corrosion, même à haute température.
Utilisation : Pièces automobiles ou moto

Titane Grade 2 (T40)

L‘un des titanes les plus purs commercialement parlant. C’est le compromis idéal entre résistance à la corrosion, résistance mécanique, soudabilité et formabilité à froid.
Utilisation : traitement chimique, fabrication navale

Titane Grade 3 et Grade 4 (T50 et T60)

Ces alliages présentent une meilleure résistance mécanique que les deux précédents mais leur formabilité à froid est bien moins qualitative. Sa soudabilité reste très satisfaisante.
Utilisation : traitement chimique

Titane Grade 5 (TAGV)

Le plus courant des titanes dispose d’un bon ratio entre résistance et densité mais sa soudabilité reste très moyenne, bien que suffisante pour de nombreuses applications.
Utilisation : pièces automobiles ou moto, aéronautique

Cas particulier : le titane Grade 2

Répondant à quasiment l’intégralité des normes imposées dans le domaine naval, cet alliage est aujourd’hui l’un des plus pur présent sur la marché.

De structure alpha cristalline, ce qui lui confère une parfaite aptitude au formage, le titane Grade 2 est deux fois moins dense que les alliages de nickel ou des aciers inoxydables mais conserve une ductilité remarquable.

De plus, sa tenue parfaite à la corrosion en milieu aqueux lui vaut d’emblée une place de choix pour les exploitations en eau de mer. Nombre de combinaisons qui font de lui un candidat privilégié pour un large panel d’applications, des entreprises pétrolières jusqu’au traitement chimique.

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