Introduction au titane
L'article précédent présentait le titane et son histoire. En 1948, la société américaine DuPont produisait des éponges de titane par le procédé au magnésium, marquant ainsi le début de la production industrielle de ces éponges. Les alliages de titane sont largement utilisés dans divers domaines grâce à leur haute résistance, leur bonne résistance à la corrosion et leur haute résistance à la chaleur.
Le titane est abondant dans la croûte terrestre, où il occupe le neuvième rang, bien plus haut que des métaux courants comme le cuivre, le zinc et l'étain. On le trouve fréquemment dans de nombreuses roches, notamment dans le sable et l'argile.
Propriétés du titane
● Faible densité. Le titane a une densité de 4,51 g/cm³.
● Haute résistance. 1,3 fois plus résistant que les alliages d'aluminium, 1,6 fois plus résistant que les alliages de magnésium et 3,5 fois plus résistant que l'acier inoxydable, ce qui en fait le matériau métallique champion.
● Haute résistance thermique. Sa température d'utilisation est supérieure de plusieurs centaines de degrés à celle des alliages d'aluminium, et il peut fonctionner longtemps à 450-500 °C.
● Bonne résistance à la corrosion. Résistant aux acides, aux alcalis et à la corrosion atmosphérique, avec une résistance particulièrement élevée à la corrosion par piqûres et à la corrosion sous contrainte.
● Bonnes performances à basse température. L'alliage de titane TA7 contient très peu d'éléments interstitiels et conserve un certain degré de plasticité à -253 °C.
● Chimiquement actif. Chimiquement actif à haute température, il réagit facilement avec l'hydrogène, l'oxygène et d'autres impuretés gazeuses présentes dans l'air pour former une couche durcie.
● Non magnétique et non toxique. Le titane est un métal non magnétique qui ne se magnétise pas dans des champs magnétiques très intenses, est non toxique et présente une bonne compatibilité avec les tissus et le sang humains, d'où son utilisation par le corps médical.
La conductivité thermique et le module d'élasticité sont faibles. La conductivité thermique est environ quatre fois inférieure à celle du nickel, cinq fois inférieure à celle du fer et quatorze fois inférieure à celle de l'aluminium. La conductivité thermique de divers alliages de titane est environ 50 % inférieure à celle du titane pur. Le module d'élasticité des alliages de titane est environ deux fois inférieur à celui de l'acier.
Applications industrielles du titane et des alliages de titane
1Matériaux en titane utilisés dans l'aérospatiale
Les alliages de titane possèdent d'excellentes propriétés, telles qu'une faible densité et une résistance spécifique élevée, ce qui en fait un matériau idéal pour les structures aérospatiales. Dans le domaine aérospatial, ils servent notamment à la fabrication de panneaux d'isolation de fuselage, de conduits d'air, d'empennages, de réservoirs sous pression, de réservoirs de carburant, de fixations, d'enveloppes de fusées, etc.
2. Applications dans le secteur maritime.
Le titane est un élément chimiquement actif présentant une forte affinité pour l'oxygène. Au contact de l'air, il réagit avec ce dernier pour former un film protecteur dense de TiO₂ à sa surface, protégeant ainsi l'alliage de titane des agents extérieurs. Les alliages de titane possèdent une excellente résistance à la corrosion et sont chimiquement stables en milieu acide, alcalin et oxydant. Leur résistance à la corrosion est supérieure à celle des aciers inoxydables actuels et de la plupart des métaux non ferreux, et même comparable à celle du platine. Largement utilisés dans la construction navale, notamment aux États-Unis et en Russie, les alliages de titane font l'objet de recherches de pointe à l'échelle mondiale.
3. Applications dans l'industrie chimique
APPLICATIONS DU TITANE DANS L'INDUSTRIE
Le titane possède une excellente résistance à la corrosion et figure parmi les matériaux de structure les plus importants utilisés dans les milieux corrosifs tels que les produits chimiques. L'utilisation d'alliages de titane à la place de l'acier inoxydable, des alliages à base de nickel et d'autres métaux rares permet de réduire efficacement les coûts d'exploitation, d'allonger la durée de vie des équipements, d'améliorer la qualité des produits et de réaliser des économies d'énergie. En Chine, dans l'industrie chimique, les alliages de titane sont principalement utilisés dans les colonnes de distillation, les réacteurs, les récipients sous pression, les échangeurs de chaleur, les filtres, les instruments de mesure, les aubes de turbines, les pompes, les vannes, les canalisations, les électrodes pour la production de chlore-alcali, etc.
Applications du titane et des alliages de titane dans la vie quotidienne
1. Applications dans le marketing médical
Matériaux en titane utilisés dans le secteur médical
Le titane est un matériau métallique idéal pour les applications médicales et présente une bonne biocompatibilité. Il est largement utilisé dans les implants orthopédiques, les dispositifs médicaux, les prothèses et les organes artificiels. Dans la vie quotidienne, les ustensiles en titane (casseroles, poêles, couverts, thermos, etc.) sont de plus en plus populaires.
3. Applications dans l'industrie de la joaillerie
Le titane utilisé en joaillerie
Comparé aux métaux précieux tels que l'or et le platine, le titane, en tant que nouveau matériau de joaillerie, présente non seulement un avantage de prix absolu, mais aussi d'autres avantages.
① Léger, la densité de l'alliage de titane est de 27 % de celle de l'or.
②Le titane possède une bonne résistance à la corrosion.
③Bonne biocompatibilité.
④Le titane peut être coloré.
⑤ Le titane possède une dureté élevée et ne se déforme pas facilement.
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Date de publication : 18 juillet 2022