Poudre de titane Ti1023
La poudre de titane Ti1023 est une poudre d'alliage de titane de haute pureté contenant 10% de vanadium et 23% de niobium. Il offre une excellente combinaison de solidité, de ductilité et de résistance à la corrosion, ainsi qu'une faible densité et une biocompatibilité.
Les principales propriétés et caractéristiques de la poudre de titane Ti1023 sont les suivantes :
- Rapport résistance/poids élevé
- Excellente résistance à la corrosion
- Bonne aptitude à l'usinage à froid et à chaud
- Traitement thermique pour adapter les propriétés mécaniques
- Faible coefficient de dilatation thermique
- Non magnétique et sans étincelles
- Capacité de température de fonctionnement élevée
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Table des matières
Vue d'ensemble
Poudre de titane Ti1023 est une poudre d'alliage de titane de haute pureté contenant 10% de vanadium et 23% de niobium. Il offre une excellente combinaison de solidité, de ductilité et de résistance à la corrosion, ainsi qu'une faible densité et une biocompatibilité.
Les principales propriétés et caractéristiques de la poudre de titane Ti1023 sont les suivantes :
- Rapport résistance/poids élevé
- Excellente résistance à la corrosion
- Bonne aptitude à l'usinage à froid et à chaud
- Traitement thermique pour adapter les propriétés mécaniques
- Faible coefficient de dilatation thermique
- Non magnétique et sans étincelles
- Capacité de température de fonctionnement élevée
- Biocompatible et non toxique
La poudre de titane Ti1023 a diverses applications dans des industries telles que l'aérospatiale, la médecine, la chimie, la marine, etc. grâce à ses propriétés polyvalentes.
Composition
La composition nominale de la poudre de titane Ti1023 est la suivante :
| Élément | Poids % |
|---|---|
| Titane (Ti) | Équilibre |
| Vanadium (V) | 10% |
| Niobium (Nb) | 23% |
La poudre de titane Ti1023 est conforme aux normes ASTM avec des niveaux de pureté supérieurs à 99,7%. Les oligo-éléments tels que le fer, le carbone, l'azote et l'oxygène sont étroitement contrôlés.
Propriétés
La poudre de titane Ti1023 possède des propriétés physiques, mécaniques, thermiques et électriques bien équilibrées :
Propriétés physiques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Densité | 6,50 g/cm3 |
| Point de fusion | 1625°C |
| Résistivité électrique | 152 μΩ-cm |
| Conductivité thermique | 7,2 W/m-K |
| Capacité thermique spécifique | 522 J/kg-K |
Propriétés mécaniques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Résistance à la traction | 1050 MPa |
| Limite d'élasticité (décalage de 0,2%) | 970 MPa |
| Élongation | 12% |
| Dureté | 360 HV |
| Module d'élasticité | 115 GPa |
Caractéristiques des particules
Les particules de poudre de titane Ti1023 ont une morphologie sphérique avec des surfaces lisses qui facilitent l'écoulement et le compactage de la poudre.
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Forme des particules | Sphérique |
| Densité apparente | 2,7 g/cm3 |
| Densité du robinet | 4,2 g/cm3 |
| Rapport de Hausner | 1.56 |
| Taille des particules | 15 - 45 μm |
| Teneur en oxygène | < 3000 ppm |
| Teneur en azote | < 150 ppm |
| La teneur en carbone | < 500 ppm |
| Teneur en hydrogène | < 100 ppm |
Applications
Les propriétés uniques du titane Ti1023, telles que la résistance spécifique élevée, la biocompatibilité, la résistance à la corrosion et la résistance à la chaleur, permettent plusieurs applications industrielles, résumées ci-dessous :
Aérospatiale
- Composants structurels tels que les trains d'atterrissage, les tubes hydrauliques et les fixations en raison de leur légèreté et de leur résistance à la température.
- Aubes de compresseurs de moteurs à réaction résistant à des vitesses de rotation élevées
- Pièces extérieures d'aéronefs tolérant des conditions climatiques extrêmes en raison de leur résistance à la corrosion
Médecine
- Implants orthopédiques tels que les articulations de la hanche et du genou, les plaques osseuses, les vis, en raison de leur compatibilité mécanique, de leur biocompatibilité et de leur ostéo-intégration.
- Instruments chirurgicaux et dispositifs médicaux adaptés à la stérilisation et à l'usage quotidien
- Implants dentaires et restaurations supportant les contraintes de la mastication
Automobile
- Soupapes, bielles, ressorts de suspension pour réduire le poids des composants mobiles
- Pièces du système d'échappement résistant à des températures élevées
Chimique
- Réservoirs de stockage, échangeurs de chaleur, vannes et tuyaux pour les environnements agressivement corrosifs
- Récipients de réaction, condenseurs, séparateurs et colonnes de distillation pour la synthèse chimique
Marine
- Arbres d'hélice de sous-marin combinant solidité, résistance à la cavitation et furtivité
- Echangeurs de chaleur et tuyauteries des usines de dessalement résistant à la corrosion par l'eau salée
Architecture
- Toitures, panneaux, poutres et colonnes pour des structures légères et la facilité d'usinage de géométries complexes
Normes et qualités des produits
Comme tous les alliages de titane, la poudre Ti1023 est couverte par les spécifications des matériaux aérospatiaux en ce qui concerne la composition chimique, les propriétés mécaniques, la microstructure et les normes de qualité :
| Standard | Grade | Condition |
|---|---|---|
| AMS 4921 | Ti 10-2-3 | Recuit |
| AMS 4928 | Ti 10-2-3 | Traités en solution et vieillis |
L'état recuit offre une formabilité à froid et des caractéristiques d'usinage optimales, tandis que le traitement en solution et l'état vieilli permettent d'augmenter la résistance à la traction de 10-15%.
Fournisseurs et prix
Poudre de titane Ti1023 est disponible auprès des principaux fabricants et fournisseurs de métaux spéciaux :
| Fournisseur | Délai d'exécution | Qté minimale de commande | Prix (USD/kg) |
|---|---|---|---|
| Poudres et revêtements avancés | 3 semaines | 5 kg | 94/kg |
| ATI Powder Metals | 4-6 semaines | 10 kg | 108/kg |
| Matériaux Phelly | 2 semaines | 1 kg | 115/kg |
| Matériaux avancés de Stanford | En stock | 0,5 kg | 127/kg |
Les qualités de plus grande pureté avec moins d'oxygène et d'azote sont généralement 15-25% plus chères. Les quantités d'échantillonnage des petits lots peuvent être limitées à 0,1-0,5 kg en fonction des stocks des fournisseurs.
Analyse comparative
Le titane Ti1023 surpasse d'autres alliages de titane populaires dans des applications spécifiques, comme indiqué ci-dessous :
| Alliage | La force | Résistance à la corrosion | Capacité de température | Mieux adapté pour |
|---|---|---|---|---|
| Titane commercialement pur | Faible | Excellent | Modéré | Équipement d'usine chimique |
| Ti 6Al-4V | Haut | Très bon | Bon | Structures aérospatiales |
| Ti 10-2-3 | Moyenne-élevée | Excellent | Excellent | Moteurs à réaction, implants biomédicaux |
Alors que le titane CP (grades 1 à 4) offre la meilleure résistance globale à la corrosion, le Ti1023 équilibre la capacité à haute température, la biosécurité et les niveaux de résistance adaptés aux situations de charge cyclique exigeantes.
Avantages et limites
Avantages
- Propriétés mécaniques équilibrées - solidité, ductilité et résistance à la fatigue
- Traitement thermique pour adapter les propriétés à l'application
- Excellente résistance à la corrosion dans les environnements difficiles
- Biocompatible et non toxique pour les utilisations médicales
- Non-magnétique avec d'excellentes propriétés d'atténuation sonore
- Conserve ses propriétés à des températures extrêmes allant jusqu'à 600°C
- Alliage moins coûteux que la poudre populaire de qualité Ti64
Limites
- La réactivité chimique élevée exige un traitement contrôlé en l'absence d'oxygène.
- ductilité inférieure à celle des grades de titane commercialement purs
- Difficile à usiner dans des conditions de durcissement nécessitant des outils tranchants
- Coût des matières premières plus élevé que celui des aciers et des alliages d'aluminium
- LimitéDisponibilité des fournisseurs en petits lots
FAQ
Q : Quels sont les principaux avantages de l'alliage de titane Ti1023 par rapport à l'alliage Ti 6Al-4V ?
R : Le titane Ti1023 offre une plus grande résistance à des températures élevées allant jusqu'à 600°C, ainsi qu'une résistance à la corrosion et une biosécurité égales ou supérieures à celles de l'alliage Ti64 largement utilisé.
Q : Quelle est la gamme de tailles de particules disponibles pour la poudre de Ti1023 ?
R : La taille standard des particules se situe entre 15 et 45 microns de diamètre, mais il est possible d'obtenir des distributions granulométriques personnalisées sur demande pour répondre aux exigences de l'application du client.
Q : La poudre Ti1023 nécessite-t-elle des précautions particulières de stockage ou de manipulation ?
R : Comme tous les alliages de titane réactifs, la poudre Ti1023 doit être stockée dans des conteneurs scellés, à l'abri de l'humidité atmosphérique et de l'oxygène. Il est recommandé de la manipuler sous gaz de couverture argon.
Q : Quelles sont les options de traitement thermique permettant d'adapter les propriétés de l'alliage Ti1023 ?
R : Un traitement de mise en solution à plus de 800°C suivi d'un vieillissement entre 450 et 650°C permet d'ajuster les propriétés conformément à la spécification AMS 4928 pour obtenir des combinaisons optimales de résistance, de ductilité et de microstructure.
Q : Quelles sont les précautions à prendre lors de l'usinage de l'alliage de titane Ti1023 ?
R : Il est recommandé d'utiliser des outils de coupe tranchants, un liquide de refroidissement à haute pression, des vitesses d'avance lentes et des configurations rigides. Il faut tenir compte de la tendance du titane à s'étaler, à s'encrasser et à accélérer l'usure des outils.
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