Recherche spéciale sur l'industrie du titane (partie I): l'origine, les applications et le statut actuel du «métal universel» (partie 1)

Recherche spéciale sur l'industrie du titane (partie I): l'origine, les applications et le statut actuel du «métal universel» (partie 1)

Le titane, avec le symbole chimique Ti, est le 22e élément du tableau périodique. Générément associé à l'aérospatiale et à d'autres secteurs haut de gamme, le titane est souvent considéré comme un métal «premium». Cependant, il a déjà pénétré profondément dans notre vie quotidienne: du dentifrice que vous utilisez quotidiennement - contenant un dioxyde de titane en tant qu'agent de blanchiment - aux murs de la chambre peints avec des pigments à base de titane, et les cadres de lèvres en alliage en titane que vous portez. En tant que fabricant de soupape de porte en titane ou l'utilisateur de produits à base de titane, on en vient rapidement à apprécier sa pertinence généralisée et ses avantages hautes performances dans diverses industries.

En raison de son excellente résistance aux températures élevées et basses, des acides forts et des alcalis, ainsi que de sa haute résistance et de sa faible densité, du titane et de ses alliages sont reconnus comme des substituts idéaux pour l'acier, l'acier inoxydable, le cuivre et ses alliages, le plomb, le nickel, le zinc, le graphite et les matériaux en pierre. Sa portée de l'application est continuellement en pleine expansion. Ainsi, le titane est honoré comme le «métal universel» dans le royaume des matériaux métalliques, et est considéré comme le «troisième métal» après le fer et l'aluminium, ainsi que comme un matériau stratégique et aérospatial.

Pourtant, parce que le titane ne peut être trouvé sous forme métallique pure dans la nature et est difficile à extraire, sa découverte et son application industrielle ont pris un long chemin. Bien que le pasteur britannique W. Gregor ait découvert le titane en ilménite dès 1791, il n'est pas jusqu'en 1795 que le chimiste allemand M.H. Klaproth a confirmé son existence au cours de l'étude du rutile et l'a nommée d'après les Titans mythologiques grecs.

Après plus d'un siècle d'exploration, le scientifique américain M.A. Hunter a réussi à extraire le titane pur en utilisant la réduction de sodium de Ticl₄ en 1910. En 1940, le scientifique luxembourgeois W.J. Kroll a développé la méthode de réduction du magnésium, connue aujourd'hui sous le nom de Kroll Process. En 1948, les États-Unis ont produit 2 tonnes de titane éponge en utilisant cette méthode, marquant le début de la production de titane à l'échelle industrielle.

Caractéristiques du titane métal
Le titane présente un rapport force / poids élevé. Bien que les alliages de titane soient légèrement moins forts que certains aciers traditionnels, leur densité beaucoup plus faible leur donne une force spécifique supérieure. Cela les rend idéaux pour les industries aérospatiales où des matériaux légers et à haute résistance sont demandés.

Le titane offre également une résistance à la corrosion exceptionnelle, ce qui est crucial car la corrosion est une cause courante de défaillance de l'équipement industriel. En dépit d'être un élément réactif, les alliages de titane forment une couche d'oxyde dense sur leurs surfaces, qui isole efficacement le métal des environnements corrosifs. Cette couche passive peut auto-guérissante rapidement si elle est endommagée, en maintenant sa protection jusqu'à des températures d'environ 315 ° C.

De plus, le titane est non magnétique, non toxique et hautement biocompatible. Comme le titane est un élément trace du corps humain et présente une forte compatibilité avec les tissus et le sang, il est largement utilisé dans le domaine médical.

Les alliages de titane fonctionnent également sur une large gamme de températures. Certains alliages peuvent effectuer à long terme à des températures supérieures à 600 ° C. Les alliages de titane à basse température, tels que TA7 et TC4, deviennent plus forts à mesure que la température baisse tout en maintenant une bonne ductilité et une bonne ténacité à -196 ° C à -253 ° C, ce qui les rend idéales pour les réservoirs cryogéniques et les conteneurs de stockage.

Types et applications de produits
Actuellement, les produits en titane sont principalement classés en trois groupes: le dioxyde de titane (TiO₂), les matériaux transformés en titane et en titane éponge. Les autres produits incluent les lingots de titane, la poudre de titane et l'équipement en titane. Ceux-ci sont utilisés dans les secteurs aérospatiaux, industriels et civils.

Le dioxyde de titane est un pigment blanc principalement utilisé dans les revêtements, les plastiques, les encres et le papier.

L'éponge titane sert de matière première pour un traitement ultérieur et est généralement d'apparence gris clair.

Les matériaux transformés en titane sont fabriqués en faisant fondre l'éponge en titane en lingots et en les façonnant davantage par le forgeage, le roulement ou l'extrusion dans des plaques, des barres, des tuyaux et des moulages.