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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The basic principles of the metallurgy of titanium alloys are presented with the different classes of alloys and the static evolutions of the various phases. This article presents heat treatments in the implementation of products and covers the fundamental aspects which rule softening and hardening treatments. The means in which to, more specifically, favor a particular property is highlighted and industrial practices presented.
Auteur(s)
-
Yves COMBRES : Ingénieur Civil des Mines, Docteur en Science et Génie des Matériaux - Ingénieur de Recherches à CEZUS
-
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.
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MOTS-CLÉS
métallurgie aéronautique médical automobile chimie micrographie essais mécaniques traitement thermique
KEYWORDS
metallurgy | aeronautics | medicals | automotive | chemicals | micrography | mechanical tests | heat treatment
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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Métallurgie du titane1. Rôle des traitements thermiques
Avant d’aborder en détail les principes des traitements thermiques des alliages de titane, il paraît utile d’introduire le plan adopté ici, en considérant tout d’abord les objectifs recherchés et, par voie de conséquence, les différents types de traitements envisagés.
En parallèle, il est bon de situer les traitements thermiques dans la gamme de mise en œuvre des alliages de titane, et surtout leur importance relativement aux autres étapes de fabrication, notamment aux traitements thermomécaniques, non développés ici, et dont l’influence sur les microstructures, donc les propriétés mécaniques, est grande.
1.1 Objectifs des traitements thermiques
Les traitements thermiques ayant des objectifs variés en fonction des applications visées, différentes catégories peuvent être envisagées :
-
traitements de durcissement, pour accroître la résistance et la tenue au fluage des alliages de titane et donc augmenter l’éventail de leurs applications, principalement aéronautiques ;
-
traitements d’adoucissement, pour faciliter la mise en forme et améliorer la stabilité dimensionnelle ou structurale ;
-
traitements d’amélioration spécifique de certaines propriétés d’emploi (ténacité, fatigue, fluage, corrosion sous contrainte, usure et grippage), pour répondre aux exigences de sécurité .
De façon à justifier métallurgiquement chacune des opérations conseillées dans chaque cas, il est nécessaire de commencer par quelques éléments de la métallurgie du titane et par un aperçu global des principes des traitements thermiques des alliages de titane et de leurs applications ...
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