Caractéristiques et procédés de traitement thermique des tiges de titane et des tiges en alliage de titane
Le titane est très stable dans l’air à température ambiante. Lorsqu'il est chauffé à 400-550°C, un film d'oxyde résistant se forme sur la surface pour la protéger d'une oxydation ultérieure. Titane a une forte capacité à absorber l’oxygène, l’azote et l’hydrogène. Ces gaz constituent des impuretés très nocives pour le titane métallique. Même une très petite quantité (0.01 % ~ 0.005 %) peut sérieusement affecter ses propriétés mécaniques.
Parmi les composés du titane, le dioxyde de titane (TiO2) a la valeur la plus pratique. Le Ti02 est inerte pour le corps humain et non toxique. Il possède une série d’excellentes propriétés optiques. Ti02 est opaque et présente une brillance et une blancheur élevées, un indice de réfraction et un pouvoir de diffusion élevés, un fort pouvoir masquant et une bonne dispersion. Le pigment produit est une poudre blanche, communément appelée blanc de titane, très utilisée. L'aspect d'une tige de titane est très similaire à celui de l'acier, avec une densité de 4.51 g/cm3, soit moins de 60 % de l'acier. C'est l'élément métallique ayant la densité la plus faible parmi les métaux réfractaires. Les propriétés mécaniques du titane, communément appelées propriétés mécaniques, sont étroitement liées à la pureté. Le titane de haute pureté possède d'excellentes propriétés d'usinage, avec un bon allongement et une bonne réduction de surface, mais sa résistance est faible et il ne convient pas à une utilisation comme matériau de structure. Le titane pur industriel contient une quantité modérée d'impuretés, présente une résistance et une plasticité élevées et convient à la fabrication de matériaux structurels.
Les alliages de titane sont divisés en faible résistance et haute plasticité, résistance moyenne et haute résistance, allant de 200 (faible résistance) à 1300 XNUMX (haute résistance) MPa, mais généralement alliages de titane peuvent être considérés comme des alliages à haute résistance. Ils sont plus résistants que les alliages d’aluminium, considérés comme de résistance moyenne et peuvent remplacer complètement certains types d’acier en termes de résistance. Comparés à la diminution rapide de la résistance des alliages d'aluminium à des températures supérieures à 150°C, certains alliages de titane peuvent encore conserver une bonne résistance à 600°C.
Le titane métallique dense est très apprécié par l'industrie aéronautique en raison de sa légèreté, de sa résistance supérieure à celle de l'alliage d'aluminium et de sa capacité à maintenir une résistance supérieure à celle de l'aluminium à des températures élevées. Compte tenu du fait que la densité du titane est constitué de 57 % d'acier, sa résistance spécifique (le rapport résistance/poids ou rapport résistance/densité est appelé résistance spécifique) est élevée et ses capacités anti-corrosion, anti-oxydation et anti-fatigue sont fortes. Les 3/4 des alliages de titane sont utilisés comme matériaux de structure représentés par les alliages de structure aérospatiale, et 1/4 sont principalement utilisés comme alliages résistants à la corrosion. L'alliage de titane a une résistance élevée et une faible densité, de bonnes propriétés mécaniques, une bonne ténacité et une résistance à la corrosion. De plus, les alliages de titane ont de mauvaises performances de traitement et sont difficiles à traiter. Lors du traitement thermique, ils absorbent facilement les impuretés telles que l'hydrogène, l'oxygène, l'azote et le carbone. Il présente également une faible résistance à l’usure et un processus de production complexe. La production industrielle de titane a commencé en 1948. La nécessité de développer l'industrie aéronautique a amené l'industrie du titane à se développer à un taux de croissance annuel moyen d'environ 8 %. À l'heure actuelle, la production annuelle mondiale de matériaux de traitement d'alliages de titane atteint plus de 40,000 30 tonnes, avec près de 6 types d'alliages de titane. Les alliages de titane les plus largement utilisés sont le Ti-4Al-4V (TC5), le Ti-2.5Al-7Sn (TA1) et le titane pur industriel (TA2, TA3 et TAXNUMX).
Il existe trois procédés de traitement thermique pour les tiges en titane et les tiges en alliage de titane :
1. Traitement et vieillissement en solution solide : Le but est d’améliorer sa résistance. L'alliage de titane alpha et l'alliage de titane bêta stable ne peuvent pas être renforcés ni traités thermiquement, et uniquement recuits pendant la production. Les alliages de titane α+β et les alliages de titane β métastables contenant une petite quantité de phase α peuvent être encore renforcés par un traitement en solution solide et un vieillissement.
2. Recuit de soulagement des contraintes : le but est d'éliminer ou de réduire les contraintes résiduelles générées pendant le traitement. Empêche les attaques chimiques et réduit la déformation dans certains environnements corrosifs.
3. Recuit complet : le but est d'obtenir une bonne ténacité, d'améliorer les performances de traitement, de faciliter le retraitement et d'améliorer la stabilité dimensionnelle et structurelle.
