Classification, caractéristiques et applications des alliages de titane

Le titane est un nouveau type de métal bai. Les performances du titane sont liées à la teneur en impuretés telles que le carbone, l’azote, l’hydrogène et l’oxygène. L’iodure de titane le plus pur ne contient pas plus de 0,1% de dao, mais sa résistance et sa plasticité sont faibles. haute. Les performances du titane pur industriel à 99,5% sont les suivantes: densité ρ = 4,5 g / centimètre cube, point de fusion de 1725 ℃, conductivité thermique λ = 15,24 W / (mK), résistance à la traction σb = 539 MPa, allongement δ = 25%, section Rétrécissement ψ = 25%, module d’élasticité E = 1.078 × 105MPa, dureté HB195.

1. Haute résistance
La densité de l’alliage de titane est généralement d’environ 4,51 g / cm3, soit seulement 60% de l’acier. La densité du titane pur est proche de celle de l’acier ordinaire. Certains alliages de titane à haute résistance dépassent la résistance de nombreux aciers de construction alliés. Par conséquent, la résistance spécifique (résistance / densité) de l’alliage de titane est bien supérieure à celle d’autres matériaux de structure métalliques. Voir le tableau 7-1, qui peut produire des pièces avec une résistance unitaire élevée, une bonne rigidité et un poids léger. Les composants du moteur de l’avion, le squelette, la peau, les fixations et le train d’atterrissage utilisent tous des alliages de titane.

2. Haute intensité thermique
La température de service est de plusieurs centaines de degrés supérieure à celle de l’alliage d’aluminium. Il peut encore maintenir la résistance requise à température moyenne. Il peut fonctionner longtemps à une température de 450 ～ 500 ℃. Ces deux types d’alliages de titane sont encore très élevés dans la gamme de 150 ℃ ～ 500 ℃. Résistance spécifique, tandis que la résistance spécifique de l’alliage d’aluminium diminue considérablement à 150 ° C. La température de travail de l’alliage de titane peut atteindre 500 ℃, tandis que celle de l’alliage d’aluminium est inférieure à 200 ℃.

3. Bonne résistance à la corrosion
L’alliage de titane fonctionne en atmosphère humide et en milieu marin, sa résistance à la corrosion est bien meilleure que l’acier inoxydable; il est particulièrement résistant à la corrosion par piqûres, à la corrosion acide et à la corrosion sous contrainte; il résiste aux alcalis, aux chlorures, aux substances organiques chlorées, à l’acide nitrique et à l’acide sulfurique. Il a une excellente résistance à la corrosion. Cependant, le titane a une faible résistance à la corrosion aux milieux contenant de l’oxygène réducteur et des sels de chrome.

4. Bonne performance à basse température
Les alliages de titane peuvent toujours conserver leurs propriétés mécaniques à des températures basses et ultra-basses. Les alliages de titane avec de bonnes performances à basse température et des éléments interstitiels extrêmement faibles, tels que TA7, peuvent maintenir un certain degré de plasticité à -253 ° C. Par conséquent, l’alliage de titane est également un matériau structurel important à basse température.

5. Activité chimique élevée
Le titane a une activité chimique élevée et produit de fortes réactions chimiques avec O, N, H, CO, CO2, vapeur d’eau, ammoniac, etc. dans l’atmosphère. Lorsque la teneur en carbone est supérieure à 0,2%, il formera du TiC dur dans l’alliage de titane; lorsque la température est plus élevée, il formera également une couche superficielle dure TiN lorsqu’il interagit avec N; lorsque la température est supérieure à 600 ℃, le titane absorbe l’oxygène pour former une couche durcie avec une dureté élevée; L’augmentation de la teneur en hydrogène formera également une couche de fragilisation. La profondeur de la couche superficielle dure et cassante produite par l’absorption de gaz peut atteindre 0,1 ～ 0,15 mm et le degré de durcissement est de 20% ～ 30%. Le titane a également une haute affinité chimique et est facile à adhérer à la surface de friction.

6. Faible conductivité thermique
La conductivité thermique du titane λ = 15,24 W / (m.K) est d’environ 1/4 de nickel, 1/5 de fer et 1/14 d’aluminium. La conductivité thermique de divers alliages de titane est environ 50% inférieure à celle du titane. Le module d’élasticité de l’alliage de titane est d’environ 1/2 de celui de l’acier, il a donc une mauvaise rigidité et est facile à déformer. Il ne convient pas de fabriquer des tiges minces et des pièces à parois minces. Le retour élastique de la surface traitée pendant la coupe est très grand, environ 2 ～ 3 d’acier inoxydable. Temps, résultant en un frottement important, une adhérence, une usure adhésive sur le flanc de l’outil.

Tableau de comparaison des nuances de titane et d’alliage de titane couramment utilisées dans divers pays

Numbering	China GB/T	International standard ISO	USA ASTM	Russia TOCT	France NF	Germany DIN	Japan JIS
1	TA1	Grade1	GradeF1	BT1-00	T40	Ti1	Level 1
2	TA2	Grade2	GradeF2	BT1-0	T40	Ti3	Level 2
3	TA3	Grade4A/4B	GradeF3	BT1-0	T40	Ti4	Level 2
4	TA4	Grade3	GradeF4	BT1-0	T40	Ti4	Level 3
5	TC4	TiAl6v4	GradeF5	BT6	TA6V	TiAl6V4	YATB640
6	TC11	–	–	BT9	–	–	–

 

Nom du matériau	Chinese standard	USA standard
Feuille d’alliage de titane et de titane	GB/T3621	ASTM B265
Barres en titane et alliage de titane	GB/T2965	ASTM B348
Tube en alliage de titane et de titane	GB/T3624	ASTM B337
Tubes en titane et alliage de titane pour échangeurs de chaleur et condenseurs	GB/T3625	ASTM B338
Bandes et feuilles en titane et alliage de titane	GB/T3622	ASTM B265
Gâteaux et anneaux en titane et alliage de titane	GB/T16598	ASTM B381
Fil d’alliage de titane et de titane	GB/T3623	ASTM B863
Matériaux traités en titane et alliage de titane pour implants chirurgicaux	GB/13810	ASTM F67
		ASTM F136

Nuances de titane et d’alliage de titane couramment utilisées et composition chimique （GB / T 3620.1-2007）

Alloy grade

Groupe de composition chimique

Main ingredients/%

Ti

Al

Sn

Mo

V

Cr

Fe

Mn

Zr

Pd

Chinese standard

USA standard

Russia standard

Janpan Standard

TA1ELI

Titane pur industriel

–

–

–

–

–

–

–

–

–

TA1

GR1

BT1-0

TP270

Titane pur industriel

–

–

–

–

–

–

–

–

–

TA1-1

GR1

BT1-00

Titane pur industriel

≤0.20

–

–

–

–

–

–

–

–

TA2ELI

Titane pur industriel

–

–

–

–

–

–

–

–

–

TA2

GR2

TP340

Titane pur industriel

–

–

–

–

–

–

–

–

–

TA3ELI

Titane pur industriel

–

–

–

–

–

–

–

–

–

TA3

GR3

TP450

Titane pur industriel

–

–

–

–

–

–

–

–

–

TA4ELI

Titane pur industriel

–

–

–

–

–

–

–

–

–

TA4

GR4

TP550

Titane pur industriel

–

–

–

–

–

–

–

–

–

TC4ELI

Ti-6Al-4VELI

5.5～6.5

–

–

3.5～4.4

–

–

–

–

–

TC4

GR5

BT6

TAP6400

Ti-6Al-4V

5.5～6.75

–

–

3.5～4.5

–

–

–

–

–

TA9

GR7

TP340Pb

Ti-0.2Pd

–

–

–

–

–

–

–

–

0.12～0.25

TA9-1

GR11

Ti-0.3Pd

–

–

–

–

–

–

–

–

0.12～0.26

TA18

GR9

OT4-B

TAP3250

Ti-3Al-2.5V

2.0～3.5

–

–

1.5～3.0

–

–

–

–

–

TA10

GR12

Ti-0.3Mo-0.8Ni

–

–

0.2～0.4

–

–

–

–

–

–

Main ingredients/%					Impurities, not more than/%
Ni	Cu	Nb	Si	B	Fe	C	N	H	O	Other elements
										single	total
–	–	–	–	–	0.1	0.03	0.012	0.008	0.1	0.05	0.2
–	–	–	–	–	0.2	0.08	0.03	0.015	0.18	0.1	0.4
–	–	–	≤0.08	–	0.15	0.05	0.03	0.003	0.12	–	0.1
–	–	–	–	–	0.2	0.05	0.03	0.008	0.1	0.05	0.2
–	–	–	–	–	0.3	0.08	0.03	0.015	0.25	0.1	0.4
–	–	–	–	–	0.25	0.05	0.04	0.008	0.18	0.05	0.2
–	–	–	–	–	0.3	0.08	0.05	0.015	0.35	0.1	0.4
–	–	–	–	–	0.3	0.05	0.05	0.008	0.25	0.05	0.2
–	–	–	–	–	0.5	0.08	0.05	0.015	0.4	0.1	0.4
–	–	–	–	–	0.25	0.08	0.03	0.012	0.13	0.1	0.3
–	–	–	–	–	0.3	0.08	0.05	0.015	0.2	0.1	0.4
–	–	–	–	–	0.3	0.08	0.03	0.015	0.25	0.1	0.4
–	–	–	–	–	0.2	0.08	0.03	0.015	0.18	0.1	0.4
–	–	–	–	–	0.25	0.08	0.05	0.015	0.12	0.1	0.3
0.6～0.9	–	–	–	–	0.3	0.08	0.03	0.015	0.25	0.1	0.4