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RÉSUMÉ
Les compositions chimiques et les morphologies de microstructure du titane, et de ses alliages, sont extrêmement variées. Il en découle un grand nombre de propriétés, résistance à la corrosion, à l’érosion et au feu, biocompatibilité, mais aussi des performances mécaniques excellentes, comparables à celles de l’acier, parmi elles la ductilité, la résistance, et la ténacité. Le développement des applications en aéronautique, aérospatial et chimique s’explique également par la précision, la légèreté et la souplesse des pièces mises en forme.
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Yves COMBRES : Ingénieur civil des Mines - Docteur en science et génie des matériaux - Ingénieur de recherche à CEZUS
INTRODUCTION
Ce n’est qu’en 1790 que l’élément titane (Ti dans la classification périodique des éléments) a été découvert par le moine anglais Gregor. Cependant, sa métallurgie extractive étant très difficile, il a fallu attendre les années 1940 pour que des solutions exploitables industriellement soient établies. La généralisation du procédé d’extraction du Ti pur par la méthode Kroll a permis un démarrage de l’industrie du titane vers 1950.
On peut schématiquement séparer les propriétés du titane et de ses alliages en deux classes :
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celle conditionnée par la nature de sa surface : la résistance à la corrosion est en effet excellente et, associée à une bonne souplesse de mise en œuvre, elle permet une utilisation croissante dans l’industrie chimique notamment ;
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celle des propriétés mécaniques qui sont élevées et d’un niveau comparable aux aciers ; comme la densité est en revanche plus faible, les alliages de titane sont des matériaux de choix dans l’aéronautique en particulier.
Ce sont ces deux classes qui vont induire les applications présentées au paragraphe 5.
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5. Principaux domaines d'emploi
Autrefois réputés chers à cause de leur valeur d'achat, le titane et ses alliages sont de plus en plus considérés comme économiques dans les coûts d'exploitation. La clé du succès pour leur rentabilité est d'utiliser au maximum leurs propriétés et caractéristiques uniques dès la conception, plutôt que de les substituer ex abrupto à un autre métal.
L'exemple du tableau 18, tiré de l'exploitation pétrolière offshore, montre que les coûts d'installation et d'exploitation des tubes de forage en titane sont 16 %, voire 200 %, plus bas qu'avec la référence acier :
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la résistance à la corrosion évite les opérations de revêtement des tubes et permet des durées de vie trois à cinq fois supérieures à celle de la référence acier ;
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les valeurs élevées des résistances spécifiques (cf. tableau 9) permettent de réaliser des tubes fins et extralégers ; ceux-ci peuvent être facilement manutentionnés par un homme seul, là où il fallait auparavant deux ou trois personnes aidées d'engins de levage ; le gain en main-d'œuvre et en facilité d'exploitation est ainsi avéré.
Cet exemple montre bien que le titane, initialement employé dans le domaine aéronautique (démarrage des turboréacteurs dans les années 1950 avec le TA6V par exemple), touche de plus en plus de secteurs.
Il faut noter qu'au cours des diverses crises récurrentes qui ont secoué l'aéronautique, (et celle de 2008/2009) l'industrie du titane s'est consolidée en Europe et aux USA, et s'est développée dans des pays émergeants comme la Chine.
Elle propose maintenant des prix extrêmement attractifs (− 50 % par rapport à 2000). Ceci favorise sa percée.
5.1 Aéronautique et aérospatial
Les domaines de l'aéronautique et de l'aérospatial constituent la première des applications historiques du titane et ses alliages. 80 % des compositions ont été conçues pour ces applications. Dans ce secteur, on utilise totalement ses...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DONACHE (M.J. Jr Ed.) - ASM international - Titanium : A technical Guide (1988).
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(2) - Proceedings 4th World conference on Titanium - 4 volumes. Kimura & Izumi Eds, AIME (1980).
-
(3) - Proceedings 5th World conference on Titanium - 4 volumes. Lüetjering et al. Eds, DGM (1985).
-
(4) - Proceedings 6th World conference on Titanium - 4 volumes. Lacombe et al. Eds, Éditions de CNRS (1989).
-
(5) - Proceedings 7th World conference on Titanium - 4 volumes. Froes & Caplan Eds, TMS (1994).
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(6) - Proceedings 8th World conference on Titanium - 3 volumes. Blenkinsop et al. Eds, The Institute of metals (1996).
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