Titane: le métal de ce siècle

1989/03/01 Rodriguez Ibabe, Jose Maria Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Materialak

L'aluminium a été utilisé il y a quelques années, d'abord dans le secteur aéronautique puis dans de nombreuses applications quotidiennes. Aujourd'hui, il nous semble incompréhensible de maintenir notre niveau de confort sans mentionner l'aluminium : transport, fenêtres, ustensiles de cuisine, alimentation, etc.

En plus de l'acier et de l'aluminium, un autre métal est utilisé de plus en plus, bien qu'il ait encore peu d'importance dans notre vie quotidienne. Ce métal est le titane.

Un Anglais nommé Gregor a découvert le titane en 1791, et sept ans plus tard le Germanique Klaproth l'a appelé sur la base de la mythologie classique. Mais ce nouveau métal a passé 150 ans sans aucune application industrielle. En 1938 Wilhem Kroll a inventé la procédure industrielle pour obtenir le titane pur du minerai. Ainsi, il a été fait le pas pour commencer à utiliser le titane dans la technologie.

Le titane a commencé à être utilisé dans les turbines des avions de guerre.

II. Après la guerre mondiale, et en raison de la grande expansion de l'aéronautique militaire, ils commencent à enquêter sur les métaux à faible densité ou les métaux légers. Ces métaux sont l'aluminium, le magnésium et le titane. De ces trois métaux, l'aluminium et ses alliages ont été immédiatement utilisés dans les avions, comme les fuselages. Ainsi, par rapport aux aciers, le poids des avions était réduit et la consommation de carburant était réduite. La même raison a motivé que dans la dernière décennie l'utilisation de l'aluminium dans les automobiles ait augmenté.

En plus de la densité du titane, bien que plus élevée par rapport à l'alumine (4,5 et 2,7 kg/dm 3), il a une autre ^{caractéristique} très importante, à savoir que sa température de fusion est très élevée (1678ºC). Grâce à cette propriété, les techniciens ont pensé que le titane serait un matériau très approprié pour construire des pièces chaudes des avions. Dans les turbines des avions, les températures de travail sont généralement élevées, donc pour construire les bras et les autres parties, il est nécessaire d'utiliser des produits qui supportent ces températures. De plus, si la densité de ces produits est faible, les besoins de l'aéronautique sont satisfaits.

Dans les années 50, le gouvernement américain a investi beaucoup d'argent dans la recherche de métaux légers dans le but de stimuler l'aéronautique militaire. Dans le domaine du titane, 4000 millions de dollars ont été dépensés et près de 3000 alliages ou combinaisons différentes ont été étudiés avec d'autres métaux. Bien que les résultats ne soient pas très intéressants (en particulier du point de vue commercial), les premiers alliages de titane ont été peu à peu utilisés.

Parmi les premières applications il faut mentionner quelques parties du moteur de l'avion DC-7 (année 1952). La production du métal a augmenté jusqu'en 1957. Pendant cette période, les dépenses militaires aux États-Unis ont connu une baisse notable de l'aéronautique, en raison de l'introduction de l'argent dans des missiles. Par conséquent, la production de titane a également été inférieure jusqu'en 1960, mais depuis lors, elle a toujours augmenté. Par exemple, dans l'avion Boeing 707 (mis en service en 1958) le nombre d'alliages de titane était de 80 kg, dans le Boeing 747 (année 1969) de 3850 kg et dans le DC-10 (année 1971) de 5500 kg, c'est-à-dire plus de 10% du poids structurel.

Comme nous le voyons, les applications ont augmenté. Pour cela, deux conditions sont remplies. D'une part, grâce à la recherche, de nouveaux alliages de titane sont utilisés. Ces nouveaux alliages sont capables de résister à des températures plus élevées. Par exemple, en 1954, l'alliage Ti-6-4 (6% d'aluminium et 4% de vanadium) avait sa limite de travail de 300C. En 1984 l'alliage IMI-834 (5,5% Al, 4% Sn, 4% Zr, 3% Mo, 1% Nb et 0,5 Si) peut être utilisé jusqu'à 590ºC. D'autre part, à mesure que la production augmente, le prix de la tonne diminue, devenant plus compétitif par rapport aux autres métaux, en particulier aux alliages d'aluminium.

Une autre des propriétés du titane qui est très utile ces dernières années est sa haute résistance à la corrosion. Grâce à cette propriété, les alliages de titane sont de plus en plus utilisés pour construire des tuyaux, des chemins, etc. dans les industries chimiques. Il est également un métal très approprié pour le stockage de liquides à basse température, comme l'hydrogène et l'oxygène.

Pour finir, nous disons que le titane est considéré comme biomatérial. Les alliages de titane supportent mieux la corrosion des liquides que nous avons dans notre corps que les aciers inoxydables, ce qui fait que la prothèse osseuse et les parties métalliques des valves cardiaques portent de plus en plus de titane.

Comme nous le voyons, bien qu'au début le titane ne soit utilisé que dans l'industrie militaire, il revêt actuellement une grande importance dans de nombreuses applications civiles. En ce moment, les ventes sont distribuées comme suit: 35% dans les avions civils, 28% dans les applications de corrosion et 37% dans les avions et les missiles militaires. Mais encore le plus grand problème du titane est son prix élevé, et pour le moment il est impensable de l'utiliser dans certaines zones. Par exemple, selon la société Ford pour l'automobile, le titane doit être au moins trois fois moins cher et il semble qu'il ne sera pas facile de l'obtenir.