Structure et propriétés des alliages de titane

D'après la classification microstructurale des alliages de titane après traitement de recuit, on distingue trois catégories : les alliages de titane α, (α + β) et β (Étude expérimentale sur la découpe à grande vitesse des alliages de titane par PCBN).

(1) Alliage de titane α
Les alliages de titane présentant une solution solide monophasée α à l'état recuit sont appelés alliages de titane α. Ils sont principalement composés d'éléments tels que l'aluminium, qui stabilise la phase α, et d'éléments neutres, et ne contiennent généralement pas ou seulement une faible quantité d'éléments stabilisateurs de la phase β. De manière générale, les alliages de titane α comprennent les alliages de titane quasi-α présentant une très faible quantité de phase β à l'équilibre. Les alliages de titane α se caractérisent par une structure stable, de bonnes performances à haute température et une bonne stabilité thermique ; ils constituent la base des alliages de titane réfractaires. Cependant, leur résistance à température ambiante est relativement faible en raison de leur incapacité à supporter un renforcement par traitement thermique.

(2) Alliage de titane β
Après trempe à partir de la zone β, le titane β haute température peut être stabilisé à température ambiante, donnant naissance à un alliage de titane β ou à un alliage de titane β intermédiaire. De manière générale, les alliages de titane β comprennent les alliages de titane entièrement β, sans phase α à l'équilibre ; les alliages de titane β intermédiaires, contenant une faible quantité de phase α ; et les alliages de titane quasi-β, contenant une quantité importante de phase α. En raison de la structure cristalline cubique à faces centrées de l'alliage de titane β, de nombreux systèmes de glissement sont présents, ce qui le rend sujet à la déformation plastique et explique sa faible stabilité thermique à haute température.

(3) Alliage de titane α + β
Les alliages de titane α + β sont des alliages de titane dont la phase α constitue la matrice, auxquels on ajoute des éléments stabilisateurs de la phase β. On les appelle généralement alliages de titane duplex. Ces alliages biphasés présentent de meilleures propriétés mécaniques globales, avec une résistance supérieure à celle des alliages de titane α, tout en conservant leur résistance à la chaleur. Ils peuvent être renforcés par traitement thermique et présentent une bonne aptitude au formage à chaud. Cependant, la stabilité structurale de ce type d'alliage est relativement inférieure à celle des alliages de titane α. Les alliages de titane α + β à faible teneur en phase β présentent de bonnes performances de soudage ; plus la teneur en phase β est élevée, plus les performances de soudage se dégradent.

Les alliages de titane sont classés selon leurs caractéristiques de performance en alliages de titane réfractaires, alliages de titane à haute résistance, alliages de titane à résistance moyenne, alliages de titane à faible résistance et haute plasticité, etc.