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PRODUITS

Les minéraux de titane sont connus à partir de la fin du XVIII siècle, quand le prêtre anglais Gregor, passionné minéralogiste, découvre en Cornouaille des sables sombres contenant surtout de l’oxyde FeTiO3 (ilménite), puis grâce au chimiste M.H. Klaproth identifie dans des échantillons de sable provenant de la Hongrie l’oxyde TiO2 (rutile). Ce dernier appela le nouvel élément découvert titane, se référant aux titans de la mythologie grecque.
La stabilité élevée des composants du titane avec l’oxygène rendit cependant pratiquement impossible son extraction des minéraux en utilisant les technologies sidérurgiques traditionnelles. C'est seulement au début du XX siècle, avec la mise au point des procédés Hunter et Kroll qu'il fut possible d'obtenir du titane pur pouvant être utilisé à l'échelle industrielle.

Le premier pas pour la production de mousse comporte la chloration du titane contenant du rutile-minéral ou de l'ilménite.

Chlore et coke sont associés à du rutile pour produire du tétrachlorure de Titane, que l'on fait ensuite réagir avec du magnésium. Les sous-produits sont la mousse et le chlorure de magnésium. En utilisant le processus de distillation sous-vide, le magnésium et le chlorure de magnésium sont extraits pour être recyclés. La mousse est fondue avec des débris et des alliages pour produire des lingots dans des fours VACUUM ARC (VAR).

Le titane est un élément allotropique ayant deux types de structure : en maille hexagonale compacte (EC), dite phase α, (T < 883°C), et en maille cubique à corps centré (CCC), dite phase β, (T>883°C).
En fonction du type d'éléments en alliage, on a les deux formes de structure qui influencent le type de caractéristiques mécaniques et par conséquent l’application finale : des éléments α-stabilisants se forment en présence d'aluminium, d'oxygène, de carbone et d’azote ; des éléments d'alliage β-stabilisants se forment en présence de Fer, Chrome, Silice et Nickel alors que Vanadium, Molybdène et Niobium forment des composés isomorphes avec la phase β. D'autres éléments comme le Zircone, l'Hafnium ou l'étain n'ont pas d'effets substantiels sur la température de β-transus de l'alliage dans lequel ils sont présents, mais ont tendance à en améliorer les propriétés mécaniques.

Fil et Barre en Titane
Tubes en titane
Plaques en Titane
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Le titane est divisé en différents grades, commercialement le titane est identifié sous le sigle ASTM B265 (Gr1,2,3,4,5,7,11,12). Chaque grade a une quantité différente d'impuretés (Grade 1 a une impureté minimale). Du Grade 1 au 4, il est classé comme pur même si le grade 4 est beaucoup plus fort et moins ductile que le grade 1. Le grade 4 contient des niveaux plus élevés d'oxygène et est classé (pour titane pur) comme élément d'alliage. Oxygène, azote et carbone sont tous des alliages interstitiels.

Grade 1 : Titane à bas contenu d'oxygène. Adapté pour estampage profond et avec déformation à froid. Il possède une excellente résistance à la corrosion. Le titane grade 1 peut en outre être facilement soudé, travaillé à froid et à chaud.

Grade 2 : Excellente aptitude au moulage et résilience avec résistance à la corrosion supérieure.
Il est légèrement plus fort que le Ti Grade 1, ce qui fait de lui un matériau idéal pour une grande variété d'applications chimiques et marines. Il a un contenu élevé en oxygène par rapport au grade 1. Largement utilisé à cause du plus grand compromis qu'il propose entre résistance, soudabilité et aptitude au moulage.

Grade 3 : Titane à haute contenu en oxygène par rapport au grade 1 et 2 : Excellente soudabilité et utilisé pour récipients sous pression. C'est un titane avec une plus grande résistance mécanique (typique de la limite d'élasticité 462 MPa). Ductilité modérée et excellente soudabilité. Titane grade 3 a une densité de 4,51 g/cc – donc à 60% du poids de l’acier.

Grade 4 : Titane avec caractéristiques élevées. Il est utilisé pour la construction d'instruments, installations médicales et dentaires, industrie de l’horloge, automations et beaucoup d'autres choses. Gr 4 est le plus fort de ces classes avec limite d'élasticité minimale de 480 MPa. Ce grade est adapté aux applications où la force et la résistance à la corrosion sont importantes.

Grade 5 : En alliage de titane Gr 5 Ti6Al4V (Ti64), c'est l'alliage de titane le plus amplement utilisé, il a des caractéristiques mécaniques élevées, mais une basse ductilité. Gr 5 est aussi classé comme un alliage alfa-bêta et plus amplement utilisé dans des applications à haute résistance, dont les applications aérospatiales, offshore, marines et pour la génération d'énergie.

Grade 7 : Titane Palladium alliage Gr 7 (Ti Pd alliage) est le plus résistant à la corrosion de tous les alliages de titane actuellement disponibles, ce grade est particulièrement adapté pour des applications qui demandent la résistance à la corrosion interstitielle générale et localisée.

Grade 9 : Cet alliage de titane peut être utilisé à des températures plus élevées par rapport à des classes de titane commercialement pur 1-4, ce titane peut être laminé à froid grâce à ses excellentes capacités de résistance à la corrosion. Il est employé dans le domaine industriel, aérospatial, équipements sportifs.


Bio-compatibilité

La combinaison d'excellents attributs de résistance à la corrosion en milieu physiologique, bio-compatibilité et caractéristiques mécaniques, les applications de succès de Ti et alliages de Ti dans les installations biomédicales sont indiscutables.
La limite à la diffusion d'alliages de titane est représentée par le coût élevé des pièces finies, les coûts d'usinage et du matériau font que leur prix est au moins d'un ordre de grandeur supérieur à celui de l’acier inoxydable.

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