Avantages et inconvénients du matériau en titane
Avantages et inconvénients du matériau en titane
Les matériaux en alliage de titane ont d'excellentes propriétés et sont largement utilisés dans l'aérospatiale et d'autres domaines importants et civils, la promotion et l'application des matériaux en titane et en alliage de titane sont très importantes. Dans le même domaine d'application, l'acier inoxydable, les alliages de cuivre et les alliages à base de nickel sont également utilisés à l'heure actuelle. Cependant, les alliages de titane sont d'excellents matériaux en termes de résistance spécifique, de résistance à la corrosion et de résistance aux hautes températures. Dans le même temps, les matériaux en alliage de titane présentent des avantages d'application absolus par rapport aux autres matériaux en termes de prix des matières premières, de production de matières premières, de coût de traitement et de volume de traitement du titane.
1. Excellentes propriétés des alliages de titane
1.1 haute résistance spécifique
Comparaison de la densité et de la résistance spécifique entre le titane et d'autres matériaux métalliques
| Métal | Titane | Acier | Aluminium | Cuivre |
| Densité(g/cm3) | 4.5 | 7.8 | 2.7 | 8.9 |
| Force spécifique (moyenne) | 29 | 23 | 21 | 7 |
Comparaison de la résistance à la traction et de la limite d'élasticité entre le titane et d'autres métaux
| Force | Titane Ti-6Al4v | Acier inoxydable 316L | Alliage d'aluminium | Alliage de cuivre |
| Résistance à la traction(Mpa) | 960 | 620 | 470 | 550 |
| Limite d'élasticité(Mpa) | 892 | 310 | 294 | 210 |
1.2 Excellente résistance à la corrosion
Essai de corrosion par érosion à grande vitesse à l'eau de mer
Matériel | Taux de corrosion | profondeur de corrosion locale /mm | Marquer | |
| g/(m2*d) | mm/an | |||
| GR2 | 0 | - | 0 | Pas de corrosion en surface |
| TC4 | 0 | 0 | 0 | Pas de corrosion en surface |
| B30 | 0.14 | 0.005 | 0.04 | légèrement corrodé |
| H59 | 1.20 | 0.052 | 0.20 | légèrement corrodé |
| Cuivre pur | 19.88 | 0.811 | 0.35 | corrosion inégale |
1.3 amagnétique
La propriété non magnétique du matériau en alliage de titane peut améliorer les performances d'interférence antimagnétique de l'équipement, augmenter la dissimulation et garantir qu'il peut être appliqué aux coques de sous-marins et aux coques de navires.
1.4 Excellente biocompatibilité et faible module élastique
Comparaison du module d'élasticité du titane et d'autres matériaux métalliques
Métal | Titane pur | Alliage de titane | acier inoxydable | acier au carbone ordinaire |
| Module d'élasticité/Gpa | 106.3 | 113.2 | 199.9 | 205.8 |
Comparé à l'acier inoxydable et à d'autres matériaux, l'alliage de titane a un faible module d'élasticité, une excellente biocompatibilité et une excellente formabilité. Ces dernières années, il s'est développé en un matériau structurel fonctionnel idéal pour les implants chirurgicaux. Avec les progrès de la science et de la technologie et l'approfondissement des applications cliniques, les dispositifs médicaux évoluent vers une longue durée de vie, multifonctions, légers et peu coûteux, de sorte que l'alliage de titane est le matériau le plus idéal.
1.5 haute résistance aux chocs et à la fatigue
Une résistance élevée aux chocs et à la fatigue peut améliorer la capacité de l'équipement à résister aux charges statiques et dynamiques et la capacité à résister à l'impact périodique de l'eau de mer.
2. Inconvénients et défauts des applications du titane et des alliages de titane
2.1 mauvaise résistance à l'usure et faible dureté de surface de l'alliage de titane
Pour les pièces à mouvement relatif, la faible résistance à l'usure et la faible dureté de surface de l'alliage de titane sont devenues le goulot d'étranglement limitant l'application. La dureté de surface et la résistance à l'usure peuvent être améliorées par un durcissement de surface. Tels que la pulvérisation thermique, la nitruration au plasma, le dépôt en phase vapeur, la nitruration en bain de sel et d'autres méthodes. Par exemple, en utilisant une méthode de dépôt en phase vapeur, l'épaisseur du revêtement atteint 2 ~ 3um, la dureté est supérieure à 2000hv et la rugosité de surface Ra inférieure ou égale à 0,8, ce qui améliore la dureté et la résistance à l'usure.
L'alliage de titane 2.2 a une bonne biocompatibilité et les micro-organismes sont faciles à attacher
Les matériaux en alliage de titane ont une bonne biocompatibilité, non toxiques et inoffensifs, ce qui permet une fixation facile des micro-organismes à température ambiante élevée. Des revêtements anti-adhérents (peinture anticorrosion, peinture antifouling, etc.) peuvent être utilisés. Par exemple, la force d'adhérence de la couche inférieure peut être augmentée de 5 à 6 MPa à plus de 10 MPa après l'utilisation de certains revêtements anti-adhésifs.
2.3 Différence de potentiel entre l'alliage de titane et les autres métaux
Lorsque l'alliage de titane est couplé à d'autres matériaux de structure, le potentiel de corrosion naturelle de l'alliage de titane dans l'eau de mer est supérieur à celui de tous les matériaux de structure couramment utilisés, de sorte que d'autres matériaux de structure sont sujets à la corrosion, ce qui est un problème à prendre en compte dans le choix de composants en alliage de titane dans les structures offshore. Un traitement d'isolation peut être adopté, tel qu'une peinture d'isolation de revêtement, une oxydation anodique, une oxydation par micro-arc ou un revêtement par dépôt en phase vapeur. Par exemple, la méthode d'oxydation par micro-arc peut générer un film d'oxyde de 10-20 mm d'épaisseur et améliorer la résistivité de surface.
