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Qu'est-ce que le titane de grade 2 ?
Le titane grade 2 est du titane non allié. Cela ressemble particulièrement à Titane Grade 1. Les gens l’appellent la « main-d’œuvre » du titane pur industriel. Comparé au grade 1, il présente une résistance supérieure et des performances de formage à froid exceptionnelles. C'est le premier choix dans de nombreux domaines d'application, tels que l'industrie aérospatiale, la production d'électricité, l'usinage chimique, etc.
La différence entre le titane grade 1 et grade 2
Les titanes de grade 1 et 2 sont globalement identiques, mais le grade 1 présente généralement une teneur en oxygène légèrement supérieure, ce qui lui confère des propriétés légèrement différentes. Le titane de grade 1, avec sa plus faible teneur en oxygène, offre une ductilité et une formabilité légèrement supérieures, tandis que le titane de grade 2, grâce à sa teneur en oxygène légèrement plus élevée, présente une résistance légèrement supérieure. Le grade 1 offre une meilleure ductilité et une meilleure soudabilité, ainsi qu'un avantage en termes de traitement chimique ; le grade 2, quant à lui, offre une meilleure résistance et est privilégié dans les secteurs de l'aérospatiale, du médical et de l'automobile. En résumé, le choix entre les deux qualités dépend de l'application précise, de la formabilité, de la résistance à la traction et des autres performances mécaniques.
Quels sont les inconvénients du titane grade 2 ?
Bien que le titane de grade 2 puisse être considéré à bien des égards comme un meilleur choix, il présente néanmoins des inconvénients. Il est considérablement moins résistant que les alliages de titane de grade 5, ce qui limite son utilisation dans les applications exigeant un rapport résistance/poids élevé. De plus, son coût peut être supérieur à celui d'autres matériaux tels que l'acier inoxydable ou l'aluminium, ce qui peut impacter le budget de construction. Par ailleurs, le titane de grade 2 peut être difficile à usiner en raison de sa conductivité thermique et de son potentiel d'écrouissage, entraînant une usure importante des outils et des coûts d'usinage élevés. De plus, bien que soudable, il nécessite des procédés de soudage rigoureux afin d'éviter la fragilisation ou la contamination, qui peuvent à terme altérer ses propriétés mécaniques et sa résistance à la corrosion. Enfin, sa formabilité à froid est assez limitée, ce qui rend le formage à froid et la mise en forme difficiles et augmente le risque de fissuration, fragilisant ainsi le matériau. Malgré la qualité des joints obtenus, le titane de grade 2 présente certaines limitations ; il reste néanmoins très performant en termes de résistance à la corrosion, de biocompatibilité et de légèreté dans de nombreuses applications.
Composition chimique du titane grade 2
| Élément chimique | Contenu (%) |
| Titane, Ti | ≥ 98,9 |
| Fer, Fe | 0- 0.30 |
| Oxygène, O | 0-0.25 |
| Carbone, C | 0-0.08 |
| Azote, N | 0-0.03 |
| Hydrogène, H | 0- 0.015 |
L'influence d'une teneur moindre en d'autres éléments sur le titane de grade 2
(De faibles quantités d'autres éléments n'ont qu'une légère incidence sur le titane de grade 2), car ce dernier est un alliage de titane pur commercial dont le composant principal est le titane, auquel s'ajoutent de faibles quantités d'autres éléments tels que l'oxygène, l'azote, l'hydrogène, le carbone et le fer. Le Ti-6Al-4V est composé de ces éléments en très faible concentration et n'a donc aucun effet notable sur les propriétés globales du titane de grade 2. Cependant, ce métal n'est pas pur et contient des éléments étrangers susceptibles d'affecter négativement ses propriétés mécaniques, notamment sa résistance, sa ductilité et sa résistance à la corrosion. Par conséquent, le contrôle qualité des impuretés et des éléments d'alliage est fondamental pour garantir un titane de grade 2 de haute pureté et aux propriétés spécifiques recherchées. Il convient de noter que le titane de grade 2 est généralement choisi pour son excellente résistance à la corrosion, sa biocompatibilité et sa faible densité, ce qui explique ses applications dans divers secteurs industriels tels que l'aérospatiale, la pharmacie et la chimie.
Propriétés mécaniques du titane grade 2
| Propriétés | Métrique | Impérial |
| Résistance à la traction | 485 MPa | 70300 psi |
| Limite d'élasticité | 345 MPa | 50000 psi |
| Coefficient de Poisson | 0.34-0.40 | 0.34-0.40 |
| Module d'élasticité | 105 – 120 GPa | 15200 – 17400 ksi |
| Allongement à la rupture | 28% | 28% |
| Dureté (HV) | 160-200 | 160-200 |
Propriétés physiques du titane grade 2
| Densité | Bêta Transus | Point de fusion | Conductivité thermique | Résistance élastique |
| 4.51g/cm³ | 915 °C | 1660 °C | 21,79 W·m-1 °C-1 | 0,53 µΩ/m |
Propriétés thermiques du titane grade 2
| Propriétés thermiques | Métrique | Anglais |
| Température de fusion | 325 J/g | 140 BTU/lb |
| CTE, linéaire | 8,60 µm/m-°C @Température 0,000 – 100 °C | 4,78 µpo/po-°F @Température 32,0 – 212 °F |
| 9,20 µm/m-°C @Température 0,000 – 315 °C | 5,11 µin/in-°F @Température 32,0 – 599 °F | |
| 9,70 µm/m-°C @Température 0,000 – 540 °C | 5,39 µin/in-°F @Température 32,0 – 1000 °F | |
| La capacité thermique spécifique | 0,523 J/g-°C @Température 20,0 °C | 0,125 BTU/lb-°F @Température 68,0 °F |
| 0,560 J/g-°C @Température 200 °C | 0,134 BTU/lb-°F @Température 392 °F | |
| 0,620 J/g-°C @Température 400 °C | 0,148 BTU/lb-°F @Température 752 °F | |
| 0,670 J/g-°C @Température 540 °C | 0,160 BTU/lb-°F @Température 1000 °F | |
| 0,690 J/g-°C @Température 600 °C | 0,165 BTU/lb-°F @Température 1110 °F | |
| Conductivité thermique | 16,4 W/mK | 114 BTU-po/h-pi²-°F |
| Point de fusion | <= 1665 °C | <= 3029 °F |
| Liquide | 1665 °C | 3029 °F |
| Bêta Transus | 913 °C | 1680 °F |
Méthodes adaptées au traitement du titane de grade 2
La transformation du titane de grade 2 fait appel à un ensemble de techniques adaptées à ses caractéristiques. L'usinage (tournage et fraisage) est courant, mais sa mise en œuvre est longue en raison de la faible conductivité thermique du matériau. Seules les techniques de soudage telles que le GTAW ou l'EBW présentent des risques de contamination et d'oxydation, ce qui exige des précautions. Des procédés de formage à chaud et à froid peuvent être utilisés ; un recuit supplémentaire peut s'avérer nécessaire pour obtenir la ductilité souhaitée. Des traitements thermiques (recuit et relaxation des contraintes) permettent d'obtenir les propriétés mécaniques recherchées. Les modifications de surface, comme le polissage et l'anodisation, améliorent la résistance à la corrosion et l'aspect. En revanche, les techniques d'usinage telles que la fusion sélective par laser (SLM) et la fusion par faisceau d'électrons (EBM) offrent une grande flexibilité pour la fabrication de structures aux géométries complexes. Ces méthodes sont généralement utilisées pour la fabrication de pièces destinées aux secteurs de l'aérospatiale, du médical et de la chimie.
Applications du titane grade 2
L'utilisation intensive du titane de grade 2 s'explique par ses propriétés remarquables dans divers secteurs industriels. Il est employé dans l'aérospatiale pour les structures de fuselage et les pièces de moteurs, ainsi que dans le secteur de la santé pour sa biocompatibilité et sa résistance aux procédés chimiques, notamment pour les équipements résistants à la corrosion. De plus, il est utilisé dans le domaine maritime, la construction et les équipements sportifs grâce à sa durabilité et sa résistance à l'oxydation électrochimique. En résumé, l'alliage de titane de grade 2 s'impose comme un matériau irremplaçable dans des industries telles que l'aérospatiale, qui exigent des matériaux légers, résistants à la corrosion et performants.
