Barre en alliage de titane Ti6Al7Nb

Description de la barre en alliage de titane Ti6Al7Nb

Ti-6Al-7Nb (Désignation UNS R56700) est un alpha-bêta alliage de titane synthétisé pour la première fois en 1977 contenant 6 % d'aluminium et 7 % de niobium. Il présente une résistance élevée et des propriétés similaires à celles de l'alliage cytotoxique Ti-6Al-4V contenant du vanadium. Le Ti-6Al-7Nb est utilisé comme matériau pour les prothèses de hanche.

Le Ti-6Al-7Nb est l'un des alliages de titane constitués d'une phase hexagonale α (stabilisée avec de l'aluminium) et d'une phase β régulière centrée sur le corps (stabilisée avec du niobium). L'alliage se caractérise par des propriétés mécaniques avantageuses supplémentaires, il présente une résistance à la corrosion plus élevée et est biotolérant par rapport aux alliages Ti-6Al-4V.

Propriétés mécaniques typiques

Formulaires

Barre, tige, fil :

Dia. 1 – 300 mm, longueur : 500 – 6000 XNUMX mm

Pièces forgées :

Capacité de taille de bague

OD ≤ 1300 mm, hauteur ≤ 250 mm

Capacité de taille de disque

OD ≤ 1100 mm, hauteur ≤ 40 mm

Production

La barre en alliage de titane Ti6Al7Nb est produite par des méthodes de métallurgie des poudres. Les méthodes les plus courantes sont le pressage à chaud, le moulage par injection de métal, ainsi que le mélange et le pressage. Dans la production de Ti-6Al-7Nb, une température de frittage généralement comprise entre 900 et 1400 XNUMX ^o C est utilisé. La modification de la température de frittage confère au Ti-6Al-7Nb différentes propriétés telles qu'une porosité et une microstructure différentes. Il donne également une composition différente entre les phases alpha, bêta et alpha+bêta. Ces dernières années, les alliages Ti-6Al-7Nb ont également pu être fabriqués par différentes techniques d'imprimante 3D telles que SLM et EBM.

Traitement thermique

Il a été démontré que le traitement thermique du titane a une influence significative sur la réduction des contraintes résiduelles et l'amélioration des propriétés mécaniques (c'est-à-dire la résistance à la traction ou à la fatigue par mise en solution et vieillissement). De plus, le traitement thermique offre une combinaison idéale de ductilité, d'usinabilité et de stabilité structurelle en raison des différences de microstructure et de vitesses de refroidissement entre les phases α et β.

La vitesse de refroidissement a un impact sur la morphologie. Lorsque la vitesse de refroidissement est réduite, par exemple du refroidissement à l'air à un refroidissement lent, la morphologie de l'α transformé augmente en épaisseur et en longueur et est contenue dans des colonies α moins nombreuses et plus grandes. La taille des colonies α est la propriété microstructurale la plus importante en raison de son influence sur les propriétés de fatigue et la mécanique de déformation des alliages α + β traités β.

Applications

1. Dispositifs implantaires dans le secteur de la santé :

1) Échec des tissus durs : les dispositifs implantaires jouent un rôle essentiel dans le remplacement ou la réparation des tissus durs comme les os. Lorsque des personnes souffrent de fractures, de maladies osseuses dégénératives ou d’autres problèmes, des plaques et des vis osseuses artificielles sont utilisées pour stabiliser et faciliter le processus de guérison.

2) Articulations artificielles de la hanche et du genou : De nombreuses personnes souffrant de problèmes articulaires, tels que l’arthrite, bénéficient de l’installation d’articulations artificielles de la hanche ou du genou. Ces implants peuvent aider à restaurer la mobilité et à réduire la douleur.

3) Prothèses valvulaires cardiaques : les problèmes de valvules cardiaques peuvent mettre la vie en danger. Les prothèses valvulaires cardiaques sont utilisées pour remplacer les valvules cardiaques défectueuses, permettant ainsi aux patients de retrouver une fonction cardiaque normale.

4) Stimulateurs cardiaques et cœurs artificiels : En cas de troubles du rythme cardiaque ou d'insuffisance cardiaque grave, des stimulateurs cardiaques et des cœurs artificiels peuvent être implantés pour réguler et soutenir la fonction cardiaque.

2. Applications dentaires :

En dentisterie, les inserts sont régulièrement utilisés pour supplanter les dents manquantes. Les inserts dentaires sont des racines dentaires contrefaites qui sont soigneusement positionnées dans l'os de la mâchoire pour faciliter le remplacement des dents, comme les couronnes, les échafaudages ou les fausses dents. Cette innovation a changé la donne en offrant aux patients une réponse plus durable et plus régulière aux problèmes dentaires.

3. Matériaux aéronautiques :

La mention « Matériaux pour avions » dans le premier texte pourrait recommander l'utilisation de matériaux de pointe, éventuellement stimulés par l'innovation intégrée, dans l'industrie aéronautique. Ces matériaux pourraient être utilisés dans le développement de pièces et de cadres d’avions pour améliorer l’exécution, réduire le poids ou développer davantage la robustesse. De tels matériaux pourraient exploiter des zones de résistance pour les propriétés de légèreté trouvées dans des matériaux d'encastrement spécifiques, comme le titane ou les composites de haut niveau.

Biocompatibilité

La barre en alliage de titane Ti6Al7Nb a une biocompatibilité élevée. Les oxydes de Ti-6Al-7Nb sont saturés dans l'organisme et ne sont pas transportés in vivo ou constituent une charge biologique. L'alliage ne créera pas de réactions de tolérance tissulaire indésirables et créera moins de noyaux de cellules géantes. Ti-6Al-7Nb présente également une compatibilité élevée avec la croissance interne dans le corps humain.

Spécification

Les désignations pour Ti-6Al-7Nb dans d'autres conventions de dénomination incluent :

• UNS : R56700

• Norme ASTM : F1295

• Norme ISO : ISO 5832-11