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Ti-6Al-7Nb

Ti-6Al-7Nb rod

Applications du Ti-6Al-7Nb

L'alliage Ti-6Al-7Nb est un alliage médical développé avec succès par Sulzer Medical Technology (Suisse). Son équivalent approximatif est IMI367 (Royaume-Uni). La norme américaine correspondante est ASTM F1267 UNSR56700.
De nombreux implants en alliage, développés à partir de feuilles et de barres de Ti-6Al-7Nb, ont été utilisés en clinique avec de bons résultats.
L'alliage de titane Ti-6Al-7Nb est principalement utilisé dans divers implants chirurgicaux humains, tels que les prothèses articulaires, les dispositifs de correction osseuse et les fixations.

Feuille de Ti-6Al-7Nb

Comparé à l'alliage Ti-6Al-4V, l'alliage Ti-6Al-7Nb remplace le vanadium (V) par le niobium (Nb), un élément bêta stable non toxique, qui possède la même concentration atomique que le vanadium. En termes de performances, l'alliage Ti-6Al-4V est équivalent à l'alliage Ti-6Al-4V de référence et constitue un matériau sûr et prometteur pour les implants humains.

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    • Technologie de traitement du Ti-6Al-7Nb

    1. Procédé de fusion : sélectionner du titane spongieux de première qualité, de l’aluminium pur et un alliage intermédiaire aluminium-niobium ou Ti-Nb comme matières premières, mélanger selon la composition nominale → presser une électrode → fondre dans un four à vide secondaire ou tertiaire pour obtenir des lingots conformes aux normes et de composition uniforme, en veillant particulièrement à l’homogénéité de la teneur en niobium.
    2. Traitement thermique : l’alliage de titane Ti-6Al-7Nb est un alliage en barres qui est traité thermiquement dans un four électrique. Un simple procédé de recuit est adopté pour réaliser le traitement thermique à 700 °C/h avec refroidissement à l'air.
    3. Procédé de déformation et propriétés : Le Ti-6Al-7Nb appartient à la famille des alliages de titane α+β. Son procédé de traitement thermique est similaire à celui du Ti-6Al-4V, et la température de chauffage des lingots est généralement de 1150 °C à 1200 °C.
    Par forgeage à chaud, forgeage de précision et laminage à chaud, l'alliage est transformé en barres de Ti-6Al-7Nb de diamètres 110 mm, 60 mm, 30 mm, 20 mm et 12 mm, conformes aux propriétés de traction et autres propriétés spécifiées dans la norme technique (ASTM F1295) à température ambiante.
    Il peut également être transformé en feuilles de Ti-6Al-7Nb pour une utilisation en implants médicaux.

    Après le recuit, la courbe de traction à haute température de la barre d'alliage Ti-6Al-7Nb est montrée dans la figure ci-dessous. Avec l'augmentation de la température de recuit, la valeur de résistance diminue et la plasticité augmente légèrement.

    Courbe de traction à haute température de l'alliage de titane Ti-6Al-7Nby
    Courbe de traction à haute température de l'alliage de titane Ti-6Al-7Nby

    La performance du Ti-6Al-7Nb

    Propriétés de fatigue de l'alliage Ti-6Al-7Nb (UNS R56700)
    Alliage Traitement thermique Contrainte/Mpa Kt N/semaine
    Ti-6Al-7Nb Revenu 620 1,0 107
    Protasul-100 620 1,0 107
    Module d'élasticité E=115 GPa
    Propriétés de traction du Ti-6Al-7Nb (UNS R56700) à température ambiante telles que spécifiées dans la norme technique
    Spécifications σb/MPa σp0.2/MPa δ5/% ψ/%
    Tige ≥900 ≥800 ≥10 ≥25
    Effet de la température de recuit sur les propriétés de traction de la tige laminée de 18 mm en Ti-6Al-7Nb (UNS R56700) (lingot de 3 t)
    Température de recuit σb/MPa σp0.2/MPa δ5/% ψ/%
    600℃/h, refroidissement par air 1030 943 17 45
    700℃/h, refroidissement par air 1020 923 16 46
    750℃/h, refroidissement par air 1015 895 16 44
    800℃/h, refroidissement par air 980 875 18 46
    850℃/h, refroidissement par air 940 840 18 47