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Propriétés du titane

Propriétés du titane

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  métal

TITAN (DE)

Le titane est un métal argenté solide et durable, qui se caractérise par une résistance élevée à la corrosion et la capacité de résister au chauffage à des températures élevées. La combinaison de ces caractéristiques fait du matériau de roulement en titane un matériau stratégiquement important et indispensable dans la fabrication de missiles dans la construction aéronautique et navale, dans l'industrie automobile et dans l'industrie des transports.

Propriétés du titane et du titane laminé

En raison de son point de fusion (de 1665 ° C à 1671 ° C), le titane est considéré comme un métal réfractaire. Cependant, le point de fusion est plus élevé pour le tantale, le tungstène, le zirconium et le molybdène. Il n'est pas magnétisé dans un champ magnétique, c'est-à-dire que cet élément a des propriétés paramagnétiques.

Le titane est quatre fois plus dur que le cuivre et le fer, plus de dix fois plus dur que l'aluminium. Cela montre la résistance du métal, sa capacité à résister à la déformation et à la destruction. Et une augmentation de la limite d'élasticité conduit à une augmentation de la résistance des équipements en titane aux charges. La résistance à la corrosion des produits en titane laminés est également excellente. Le platine n'est pas inférieur ici. Il est très résistant à la cavitation. À savoir: les bulles d'air qui se produisent en raison du mouvement actif des pièces en titane dans le fluide de travail ne les détruisent pas.

Titan a une résistance élevée (140 kg / mm²). Il est comparable à celui des aciers alliés. En termes de densité, le titane avec un indicateur de 4,5 g / cm³ se situe dans l'écart entre 2,7 g / cm³ d'aluminium et 7,8 g / cm³ de fer, mais les dépasse largement dans ses propriétés mécaniques. La densité, la résistance ne changent presque pas avec une augmentation significative de la température.

Titan a une qualité intéressante appelée "mémoire". C'est le fait que dans les alliages avec du nickel, de l'hydrogène, etc. on peut "se souvenir" de la configuration de la pièce réalisée à une certaine température. Après avoir été déformée, la pièce change et peut rester longtemps sous cette forme, mais lorsqu'elle est réchauffée (à la température de fabrication d'origine), elle retrouve sa forme d'origine.

Le titane, qui est laminé, conduit mal la chaleur et l'électricité en raison de sa faible dilatation linéaire et de sa conductivité thermique. Dans la plage de basses températures, cependant, il peut transférer de l'énergie sur de longues distances, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un supraconducteur. Titan a également un coefficient de résistance électrique élevé. Le métal a des propriétés anti-corrosion améliorées. Puisqu'il s'agit d'une chimie active. Élément, un film d'oxyde se forme à sa surface. Il protège le métal d'une exposition supplémentaire à l'air, à l'eau et aux environnements de travail agressifs (y compris l'acide nitrique dilué et concentré).

L'interaction avec les acides sulfurique et chlorhydrique à une température d'environ 20 ° C est faible, mais augmente avec l'augmentation de la température. Le résultat est des chlorures et des sulfates. La réaction avec l'acide phosphorique et nitrique est faible. Titan réagit avec les halogènes. L'interaction avec le chlore se produit à des températures supérieures à 300 ° C. Lors de l'interaction avec l'azote, un film de nitrate brun-jaune se forme sur la surface du métal. Les réactions du titane avec divers éléments sont d'autant plus actives que la température des réactifs est élevée. L'ignition du titane est observée à 1200 ° C. Lorsqu'il est allumé, il brille fortement.

La réaction avec l'hydrogène, qui se produit à des températures supérieures à 20 ° C, conduit à une absorption active d'hydrogène. De plus, un gramme de métal peut absorber jusqu'à 400 cm³ d'hydrogène. Le métal peut être traité à chaud et à froid. Il peut être étiré en fil de fer, enroulé en ruban ou en film et déroulé jusqu'à 0,01 mm sous la forme d'un film.

Propriétés physiques du titane:

  • État normal: fixe
  • Couleur: blanc argenté
  • Point de fusion: 1720 ° C
  • Volume molaire: 10,64,10-6 m³ / mol
  • Densité: 4,507 g / cm³
  • Conductivité: 2.34.106Sm / m
  • Conductivité thermique: 21,9 W / (mK)
  • Coefficient de dilatation thermique: 8,5.10-6 / ° C.

Avantages désavantages

Avantages:

  •      Une faible densité (4500 kg / m3) permet de réduire la masse des produits fabriqués.
  •      haute résistance mécanique. Il convient de noter que les alliages de titane ont une résistance supérieure à l'aluminium et au magnésium à des températures élevées (250-500 ° C);
  •      résistance à la corrosion inhabituellement élevée en raison de la capacité du Ti à former de minces films d'oxyde de TiO2 continus (5-15 μm) sur la surface qui sont fortement liés à la masse métallique;
  •       La résistance spécifique (rapport résistance / densité) des meilleurs alliages de titane atteint 30-35 ou plus, ce qui est presque deux fois la résistance spécifique des aciers alliés.

       Désavantage:

  • T i est beaucoup plus cher que le fer, l'aluminium, le cuivre et le magnésium en raison de ses coûts de production élevés.
  •         interaction active à haute température, notamment à l'état liquide, avec tous les gaz qui composent l'atmosphère, ce qui signifie que le Ti et ses alliages ne peuvent être fondus que sous vide ou sous gaz inerte;
  •          Difficultés de production de déchets de titane;
  •          mauvaises propriétés antifriction en raison de l'adhérence du Ti sur de nombreux matériaux; Le titane associé au titane ne peut pas du tout agir sur le frottement;
  •           tendance élevée du Ti et de nombreux de ses alliages à la fragilisation par l'hydrogène et à la corrosion saline;
  •           mauvaise usinabilité par coupe similaire à l'usinabilité des aciers inoxydables austénitiques;
  •           Une activité chimique élevée, une tendance à la croissance des grains à des températures élevées et des changements de phase pendant le cycle de soudage causent des difficultés lors du soudage du titane.

Les types de produits en titane laminés les plus populaires sur le    Marché du laminage des métaux:

  •          Bande de titane;
  •          Plaques de titane;
  •          Tubes en titane;
  •          Pièces forgées en titane;
  •          Fil de titane;
  •          Tiges en titane.

Quatre types de titane commercialement pur (1/2/3/4) sont utilisés lorsque de bonnes propriétés de forgeage sont requises, combinées à une excellente résistance à la corrosion, une résistance moyenne et une bonne soudabilité. Des inclusions limitées - fer, oxygène et azote - et leurs niveaux variables déterminent les propriétés mécaniques de la marque, du plus tendre et forgé (grade 1) au plus dur et plus résistant (grade 4).

Le titane de grade 1 a la meilleure formabilité et formabilité de quatre types et une excellente résistance à la corrosion dans des environnements acides ou en présence de chlorures. Cette marque a une bonne résistance même à basse température et peut être facilement soudée, usinée, déformée à basse ou haute température.

Le Titan Grade 2 est très populaire en raison de sa large gamme d'applications et de sa haute disponibilité. Il a les mêmes propriétés que le titane grade - 1, mais les propriétés mécaniques sont beaucoup plus élevées. La résistance à la corrosion est approximativement la même.
Cet acier a une bonne soudabilité, résistance et ductilité ainsi qu'une bonne formabilité. Les produits les plus populaires de cet acier sont les tôles et les barres.

Le Titan Grade 3 se caractérise par une résistance accrue et une ductilité modérée. Le matériau est facile à souder. Ce matériau est très résistant à la corrosion dans les environnements oxydants et très faiblement réducteurs. L'alliage est coulable et est souvent utilisé dans la fabrication de vannes et de raccords en fonte.

Titan Grade 4 est une nuance de titane non alliée selon la norme américaine ASTM. Elle diffère de la marque plus générale de grade 2 en ce qu'elle a des propriétés de résistance plus élevées et une ductilité relativement élevée. Les feuilles et plaques de grade 4 sont utilisées dans les produits où la résistance et la pureté du titane sont importantes.

Titan Grade 5 (UNS R56400) a une structure cristalline alpha bêta et est l'alliage le plus couramment utilisé dans la famille Ti. L'ajout des éléments V et Al le rend plus résistant que les autres titane commercialement pur, tout en conservant la même dureté. Le Titan Grade 5 est principalement utilisé dans les composants aérospatiaux.

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