Alliages de titane à haute température et divers types d'alliages de titane: classification et propriétés

Alliages de titane à haute température

Le premier alliage de titane à haute température au monde développé avec succès a étéTi-6Al-4V, Avec une température de service de 300 à 350 ° C. Par la suite, des alliages avec une température de service allant jusqu'à 400 ° C, tels que IMI550 et BT3-1, ont été développés, suivis par des alliages comme IMI679, IMI685, Ti-6246 et Ti-6242, qui peut fonctionner à 450-500 °C. Récemment, de nouveaux alliages de titane à haute température tels que les IMI829 et IMI834 du Royaume-Uni, les Ti-1100 des États-Unis, et les BT18Y et BT36 de Russie ont été appliqués avec succès dans les moteurs d'avion. Ces dernières années, la recherche internationale s'est concentrée sur le développement d'alliages de titane à haute température utilisant des techniques de solidification rapide/métallurgie des poudres et des composites renforcés de fibres ou de particules, visant à augmenter la température de fonctionnement des alliages de titane au-dessus de 650 ° C. McDonnell Douglas aux États-Unis a développé avec succès un alliage de titane haute pureté et haute densité utilisant la technologie de solidification rapide/métallurgie des poudres, qui conserve sa résistance à 760 ° C, comparable aux alliages de titane actuels à température ambiante.

Alliages de titane à base de composés titane-aluminium

Par rapport aux alliages de titane conventionnels, les alliages de titane à base de composés titane-aluminium tels que Ti3Al (α2) et TiAl (γ) présentent des avantages, notamment d'excellentes performances à haute température (températures de service de 816 ° C et 982 ° C, respectivement), une forte résistance à l'oxydation, une bonne résistance au fluage, et faible poids (la densité n'est que la moitié de celle des superalliages à base de nickel). Ces avantages en font des matériaux compétitifs pour les futurs moteurs aérospatiaux et les composants structurels des avions. Actuellement, deux Ti3Al-based alliages de titane, Ti-21Nb-14Al et Ti-24Al-14Nb-# v-0.5Mo, sont produits en vrac aux États-Unis. D'autres alliages de titane Ti3Al-based récemment développés comprennent Ti-24Al-11Nb, Ti-25Al-17Nb-1Mo et Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo. L'accent pour les alliages de titane à base de TiAl (γ) est mis sur des compositions dans la gamme de TAl-(1-10)M (at.%), où M représente au moins un élément de V, Cr, Mn, Nb, Mn, Mo et W. Récemment, TiAl3-based alliages de titane, tels que Ti-65Al-10Ni, ont commencé à attirer l'attention.

Alliages de titane de type β haute résistance et haute résistance

Le premier alliage de titane de type β était B120VCA (Ti-13V-11Cr-3Al), développé par Crucible Company aux États-Unis dans le mid-1950s. Les alliages de titane de type β ont une bonne maniabilité à chaud et à froid, sont faciles à forger, à rouler et à souder, et peuvent obtenir des propriétés mécaniques élevées et une bonne résistance à l'environnement grâce à un traitement de vieillissement en solution, avec une excellente combinaison de résistance et de ténacité à la fracture. Les nouveaux alliages de titane représentatifs de type β à haute résistance et à haute ténacité comprennent:

Ti1023 (Ti-10V-2Fe-# Al): Comparable à l'acier structurel haute résistance couramment utilisé 30CrMnSiA dans les composants structurels des avions, avec d'excellentes propriétés de forgeage.

Ti153 (Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn): A une meilleure maniabilité à froid que le titane commercialement pur, avec une résistance à la traction à température ambiante dépassant 1000 MPa après vieillissement.

Β21S (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si): Développé par la division Timet de Titanium Metals Corporation aux États-Unis, ce nouvel alliage de titane ultra-haute résistance présente une excellente résistance à l'oxydation, une excellente maniabilité à chaud et à froid, et peut être transformé en feuilles aussi fines que 0.064mm.

SP-700 (Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe): Développé par NKK au Japon, cet alliage a une résistance élevée et un allongement superplastique allant jusqu'à 2000%, avec une température de formation superplastique de 140 ° C inférieure à Ti-6Al-4V, ce qui en fait un remplacement potentiel pour Ti-6Al-4V dans la technologie de liaison de formage-diffusion superplastique (SPF/DB) pour divers composants aérospatiaux.

BT-22 (Ti-5V-5Mo-1Cr-5Al): Développé en Russie, avec une résistance à la traction supérieure à 1105 MPa.

Alliages de titane résistant à la flamme

Les alliages de titane conventionnels ont tendance à brûler dans des conditions spécifiques, ce qui limite considérablement leurs applications. Pour résoudre ce problème, divers pays ont mené des recherches sur les alliages de titane ignifuges et réalisé certaines percées. L'alliage C, également connu sous le nom de Ti-50V-35Cr-15Cr (fraction massique), est un alliage de titane ignifuge développé en Chine qui est insensible à une combustion prolongée et est utilisé dans le moteur F119. BTT-1 et BTT-3 sont des alliages de titane ignifuges développés en Russie, tous deux à base de Ti-Cu-Al, avec d'excellentes performances de traitement de déformation à chaud, ce qui les rend adaptés à la fabrication de pièces complexes.

Alliages de titane médical

Le titane est non toxique, léger, solide et possède une excellente biocompatibilité, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications médicales telles que les implants. Actuellement, l'alliage largement utilisé dans le domaine médical est toujours Ti-6Al-4V ELI, mais il peut libérer des traces d'ions vanadium et d'aluminium, réduisant sa compatibilité cellulaire et potentiellement nuire au corps humain. Cette question est depuis longtemps une préoccupation dans la communauté médicale. Les États-Unis ont commencé à développer des alliages de titane biocompatibles sans aluminium, sans vanadium et pour la chirurgie orthopédique en mid-1980s. Le Japon, le Royaume-Uni et d'autres pays ont également mené des recherches approfondies et fait de nouveaux progrès. Par exemple, le Japon a développé une série d'alliages de titane α β avec une excellente biocompatibilité, y compris Ti-15Zr-4Nb-4Ta-0.2Pd, Ti-15Zr-4Nb-4Ta-0.2Pd-0.20 ~ 0,05N, Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd et Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd-0.20, qui ont une résistance à la corrosion et une résistance à la fatigue supérieures, et résistance à la corrosion par rapport à Ti-6Al-4V ELI. Par rapport aux alliages de titane α β, les alliages de titane β ont une résistance plus élevée, de meilleures performances d'encoche et une ténacité, ce qui les rend plus adaptés aux implants. Aux États-Unis, cinq alliages de titane β ont été recommandés pour des applications médicales: TMZFTM (Ti-12Mo-^ Zr-2Fe), Ti-13Nb-13Zr, Timetal 21SRx (Ti-15Mo-2.5Nb-0.2Si), Tiadyne 1610 (Ti-16Nb-9.5Hf) et Ti-15Mo. On estime que dans un proche avenir, ces modules à haute résistance et à faible élasticité, et les alliages de titane β excellente formabilité et résistant à la corrosion sont susceptibles de remplacer l'alliage ELI Ti-6Al-4V largement utilisé dans le domaine médical.

Fondée en 2007, Baoji Yesheng Titanium Industry Co., Ltd. est une société de haute technologie qui intègre la production, le traitement et la vente d'alliages de titane et de titane, de nickel, de zirconium, et d'autres éléments non ferreux. Il est situé dans la "Titanium Valley" de Chine-Baoji. Les plaques, les barres, les fils, les tubes, les composants standard, les pièces forées, les équipements et les alliages de titane et de titane sont les principaux produits. Le nickel, le zirconium et les alliages sont également importants. Bienvenue votre consultation.