Présentation
RÉSUMÉ
Les principes de base de la métallurgie des alliages de titane sont présentés, avec les différentes classes d'alliages et les évolutions statiques des diverses phases en présence. Positionnant les traitements thermiques dans la mise en oeuvre des produits, cet article couvre les aspects fondamentaux qui gèrent les traitements d'adoucissement et de durcissement. Les moyens de favoriser plus spécifiquement une propriété particulière sont mis en évidence et les pratiques industrielles sont présentées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Yves COMBRES : Ingénieur Civil des Mines, Docteur en Science et Génie des Matériaux - Ingénieur de Recherches à CEZUS
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Bernard CHAMPIN : Ingénieur Civil des Mines, Docteur ès Sciences - Directeur Recherches et Développement à CEZUS
INTRODUCTION
L’élément titane, Ti dans la classification périodique des éléments, a été découvert en 1790. Cependant, la difficulté de sa métallurgie extractive n’a permis un démarrage industriel que dans les années 50. Le titane et ses alliages présentent des caractéristiques attrayantes (densité faible, bonne tenue à la corrosion, caractéristiques mécaniques élevées, transformation par les procédés conventionnels, amagnétisme...).
Le titane et ses alliages sont principalement utilisés dans les industries chimiques et aéronautiques. Ils ont aussi d’importantes applications dans le secteur médical à cause de la biocompatibilité et des modules d’Young pouvant être assez bas (70 GPa) et assez proches de celui des tissus osseux. Dans les étapes de mise en œuvre du titane et de ses alliages les traitements thermiques tiennent une place tout à fait prépondérante.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
métallurgie aéronautique médical automobile chimie micrographie essais mécaniques traitement thermique
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1983 par Bernard CHAMPIN, Bernard DE GÉLAS
- Version courante de mars 2013 par Yves COMBRES
DOI (Digital Object Identifier)
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Rôle des traitements thermiques8. Conclusion
Au terme de ce tour d’horizon sur les traitements thermiques des alliages de titane, il est bon d’en rappeler les grands principes.
— La transformation allotropique cc ® hc est exclusivement de type martensitique (au moins pour la germination) et on obtient une structure aciculaire.
— Pour obtenir la structure équiaxe (légèrement plus ductile), il faut mettre en œuvre des traitements thermomécaniques non développés ici [31].
— Le traitement thermique aura plus ou moins d’effet sur les structures, ainsi que sur les diverses caractéristiques mécaniques que l’on peut demander à l’alliage, selon que la structure de départ sera entièrement équiaxe ou totalement (ou partiellement) aiguillée.
— Le durcissement dû à la trempe étant faible, sinon nul, il faut faire appel à d’autres mécanismes ; le plus utilisé est la précipitation de phase α à partir de la phase β trempée (phase α’) ou hypertrempée (phase βm).
— Selon le compromis de propriétés recherché, on sera amené à faire varier la proportion de phase β de l’alliage avant trempe, soit par modification de composition, soit par ajustement de la température de maintien avant trempe.
— Enfin, du fait de leur réactivité vis-à-vis de l’environnement, les alliages de titane devront faire l’objet de précautions simples, mais impératives, lors des traitements thermiques.
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