Titane et alliages de titane

Le titane est surtout utilisé comme alliage léger et résistant dans :

l’industrie aéronautique sous forme de pièces forgées pressées, dans la visserie et la boulonnerie et pour la fabrication de pièces-moteurs.
l’industrie chimique sous formes tubulaires
le secteur médical (implants dentaires, prothèses…)
dans le milieu marin
dans des articles de sport et de loisirs

Les caractéristiques du titane sont principalement :

la légèreté (densité 4,5)
la ductilité qui facilite la mise en œuvre
les caractéristiques mécaniques de résistance à la corrosion (corps humain, eau de mer, air…) et de résistance aux températures en cryogénie et jusqu’à environ 550°.
la bio-compatibilité

La résistance à la corrosion du titane est due à l’oxydation de la surface qui se reproduit naturellement en cas de rayure par exemple. Dans l’eau naturelle, dans l’eau de mer, sous la vapeur d’eau, le titane est complètement résistant même en cas d’élévation de la température. A partir de 90°, le film d’oxyde s’épaissit.

Il existe de nombreux alliages de titane mais les plus utilisés dans l’industrie sont le TA6V qui représente 50% du marché et le T40.

le T40 est un titane pur avec quelques éléments additionnels (oxygène, carbone, azote, fer). Il est utilisé dans l’industrie pour son équilibre ductilité-formabilité à froid et sa résistance. La norme ASTM désigne cet alliage sous le nom Grade 2. Re=483MPa. A=24%.
le TA6V (Ti-6Al-4V) est un titane chargé 6% aluminium et 4% de vanadium. L’aluminium apporte l’amélioration de la résistance et une baisse de la ductilité. Le vanadium augmente la ductilité. La norme ASTM désigne cet alliage sous le nom Grade 5. Re=900MPa. A=8%

Le TA6V Eli (Extra-low Interstitial) a la même composition qu'un TA6V. Implantable et bio-compatible, il doit répondre aux normes médicales ISO 5832-3 et ASTM F136 (produits corroyés pour implants chirurgicaux). Il est connu également sous l'ASTM B348 Grade 23. Il est surtout utilisé dans le secteur médical (implants chirurgicaux et dentaires) mais on le retrouve dans l'industrie. Par rapport à un TA6V classique, il a une meilleure tenue en cryogénie et aux chocs.

Les normes utilisées sont nombreuses pour ce métal et doivent être spécifiées par l’acheteur. Elles définissent principalement l’alliage adapté à l’utilisation souhaitée:

Normes américaines : Mil specifications pour des applications militaires, AMS (Aerospace materials specifications) pour des applications aéronautiques et spatiales, ASTM specifications qui est un organisme américain qui produit des normes techniques. Ainsi, les normes les plus courantes pour le T40 sont l’ASTM B265 et F67, l’AMS 4901 et 4902. Pour le TA6V, les normes les plus courantes sont l’AMS 4911 pour les tôles et 4928 pour les barres, l'ABS 5453 et l'ASNA 3307 selon les diamètres. La matière peut être recuite ou traitée. Si elle est traitée, l'ASNA 3306 (diamètre inférieur à 50mm) et l'AMS 4965 sont demandées dans le secteur aéronautique.

Normes françaises : il existait deux normes AIR :

Air 9182 pour les tôles en titane non-allié (T40),
Air 9183 pour les barres, billettes, pièces forgées, coulées en alliages de titane.

Elles ont été déclassées en 1990 et remplacées par l'EN4800.

Les normes AIR avaient été élaborées pour fixer les conditions que l'Etat impose dans les contrats aux industriels. La plupart des normes AIR sont maintenant fermées et ont été remplacées par des normes européennes ou de l'OTAN.

De même, les normes GAM MM (Guerre Air Mer Matériaux Métalliques) sont maintenant déclassées (valable uniquement pour le matériel en service).

Les demandes d'Airbus sont sous l'ABS 5453 pour les barres en TA6V. Les demandes de tôles titane TA6V pour AIRBUS sont sous l'ABS5125 A, B ou C et renvoient à l'EN3848 Aerospace Series; Semi-finished metallic products; method of measuring form deviation

L’usinage chimique du titane

Des sociétés sont spécialisées dans l’usinage chimique du titane. Ce procédé vise à tremper les pièces dans des bains d’acide fluorhydrique et d’acide nitrique pour les décaper (décrassage, nettoyage chimique) ou réduire l’épaisseur sur tout ou partie de la pièce pour réduire son poids.

Calcul de poids titane.xls
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