L'industrie moderne exige que les matériaux de structure présentent une résistance, une ténacité et une rigidité élevées tout en réduisant le poids autant que possible. Dans ce cas, les alliages légers à haute résistance représentés par l'aluminium et le titane, et les alliages résistants à la chaleur représentés par les superalliages à base de Ni sont devenus l'un des matériaux de développement clés dans les plans de recherche et de développement de nouveaux matériaux de divers pays. , et ils sont également importants dans la fabrication additive laser. documents de candidature importants.
Les avantages et les différences du titane et de l'aluminium
L'alliage d'aluminium et l'alliage de titane, en raison de leur excellente faible densité et de leur résistance structurelle, sont largement utilisés dans l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication de machines et d'autres domaines, qu'il s'agisse de l'impression 3D ou du traitement CNC, occupant en particulier une position très importante dans l'industrie aéronautique. C'est le principal matériau de structure de l'industrie aéronautique.
Le titane et l’aluminium sont tous deux légers, mais il existe néanmoins une différence entre les deux. Bien que le titane pèse environ deux tiers de plus que l’aluminium, sa résistance inhérente signifie qu’il est possible d’en utiliser moins pour obtenir la résistance requise. Les alliages de titane sont largement utilisés dans les moteurs d’avions et divers engins spatiaux, et leur résistance et leur faible densité peuvent réduire les coûts de carburant. La densité de l'alliage d'aluminium ne représente qu'un tiers de celle de l'acier, et il s'agit du matériau léger le plus largement utilisé et le plus courant pour les automobiles à ce stade ; des études ont montré que les alliages d'aluminium peuvent utiliser jusqu'à 540 kg dans un véhicule complet. Réduction de poids de 40 %, la carrosserie tout en aluminium des véhicules Audi, Toyota et d'autres marques en est un bon exemple.
Étant donné que les deux matériaux ont une résistance élevée et une faible densité, d’autres facteurs de différenciation doivent être pris en compte lors du choix de l’alliage à utiliser.
Résistance/Poids : Dans les situations critiques, chaque gramme d'une pièce compte, mais si des composants à plus haute résistance sont nécessaires, le titane est la solution. Pour cette raison, les alliages de titane sont utilisés, entre autres, dans la fabrication de dispositifs/implants médicaux, d’assemblages satellites complexes, de dispositifs de fixation et de stents.
Coût : L’aluminium est le métal le plus rentable pour l’usinage ou l’impression 3D ; le titane est cher mais peut encore faire grimper sa valeur. Les pièces légères apporteront d'énormes avantages aux économies de carburant des avions ou des engins spatiaux, tandis que les pièces en alliage de titane auront une durée de vie plus longue.
Performance thermique : l'alliage d'aluminium a une conductivité thermique élevée et est souvent utilisé pour fabriquer des radiateurs ; pour les applications à haute température, le point de fusion élevé du titane le rend plus approprié, et les moteurs d'avion contiennent un grand nombre de composants en alliage de titane.
Résistance à la corrosion : L’aluminium et le titane ont une excellente résistance à la corrosion.
La résistance à la corrosion et la faible réactivité du titane en font le métal le plus biocompatible et il est largement utilisé dans des applications médicales telles que les instruments chirurgicaux. Le Ti64 résiste également bien aux environnements salins et est souvent utilisé dans les applications marines.
Les alliages d'aluminium et de titane sont très courants dans les applications aérospatiales. L'alliage de titane a une résistance élevée et une faible densité (seulement environ 57 % de l'acier), et sa résistance spécifique (résistance/densité) est bien supérieure à celle des autres matériaux de structure métalliques. Il peut produire des pièces avec une résistance unitaire élevée, une bonne rigidité et un poids léger. Les alliages de titane peuvent être utilisés pour les composants, les squelettes, les revêtements, les fixations et les trains d’atterrissage des moteurs d’avion. Les données de référence sur la technologie d'impression 3D ont révélé que l'alliage d'aluminium convient au travail dans un environnement inférieur à 200 degrés. Le matériau en aluminium utilisé dans le fuselage de l'Airbus A380 représente plus d'un tiers, et le C919 utilise également un grand nombre de matériaux conventionnels en alliage d'aluminium haute performance. Les alliages d'aluminium peuvent être utilisés pour les revêtements, les cloisons et les nervures des ailes des avions.
