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Propriétés mécaniques du titane

1. La résistance à la traction du titane pur est de 265-353 MPa, l'alliage de titane général est de 686-1176 MPa et le maximum actuel peut atteindre 1764 MPa. Les alliages de titane ont une résistance comparable à celle de nombreux aciers, mais la résistance spécifique des aciers est bien inférieure à celle des alliages de titane.

2. La résistance à la compression du titane et des alliages de titane n'est pas inférieure à leur résistance à la traction. Les limites d'élasticité en compression et en traction du titane pur industriel sont à peu près égales, tandis que les résistances à la compression de Ti-6AI-4V et Ti-5AI-2.5Sn sont légèrement supérieures que les résistances à la traction.

3. La résistance au cisaillement est généralement de 60 % à 70 % de la résistance à la traction. La limite d'élasticité en compression des feuilles de titane et d'alliage de titane est d'environ 1,2 à 2,0 fois la résistance à la traction.

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4. Dans une atmosphère atmosphérique normale, la limite de durabilité du titane et des alliages de titane traités et recuits est de 0.5~0.65 résistance à la traction. La limite d'endurance du Ti-6AI-4V recuit est de 0.2 fois la résistance à la traction lorsqu'il est soumis à 10 millions d'essais de fatigue à l'état entaillé (Kt=3.9 ).

5. La dureté du titane pur industriel traité de la plus haute pureté est généralement inférieure à 120HB (dureté Brinell), et la dureté des autres titanes industriels purs est de 200 à 295HB. La dureté des pièces moulées en titane pur est 200-220HB. La valeur de dureté de l'alliage de titane à l'état recuit est 32-38HRC (Rockwell), ce qui équivaut à 298-349HB. La dureté du Ti-5Al-2.5Sn et Ti-6AI-4V est de 320HB, et la dureté de la faible impureté interstitielle Ti{{14 }}La coulée d'Al-4V est de 310HB.

6. Le module d'élasticité en traction du titane pur industriel est 105-109 GPa. Le module d'élasticité en traction de la plupart des alliages de titane à l'état recuit est 110-120GPa. L'alliage de titane durci par vieillissement a un module d'élasticité en traction légèrement plus élevé qu'à l'état recuit, et le module d'élasticité en compression est égal ou supérieur au module d'élasticité en traction. Le module d'élasticité spécifique de l'alliage de titane est égal à celui de l'alliage d'aluminium, juste derrière le béryllium, le molybdène et certains superalliages.

7. Le module de torsion ou de cisaillement du titane pur industriel est de 46 GPa et le module de cisaillement de l'alliage de titane est de 43-51 GPa. Afin d'améliorer la résistance des alliages de titane, l'augmentation de la teneur en interstitiels aura un effet néfaste sur la résistance aux chocs et la ténacité à la rupture de l'alliage. Selon le type et l'état des alliages de titane, la résistance aux chocs Charpy avec entaille du titane pur industriel dénaturé est de 15-54J/㎡, et d'environ 4-10J/㎡ à l'état coulé. La résistance aux chocs de l'alliage de titane à l'état recuit est 13-25.8J/㎡, et l'état de vieillissement est légèrement inférieur. La résistance aux chocs Charpy V-notch du Ti-5AI-2.5Sn brut de coulée est de 10J/㎡, et celle du Ti-6AI-4V est de { {15}}J/㎡. Plus la teneur en oxygène des alliages de titane est faible, plus la valeur est élevée.

8. De nombreux alliages de titane ont une ténacité à la rupture élevée, ou la capacité des alliages de titane à résister à la propagation des fissures est très bonne. Le Ti-6AI-4V recuit est un matériau d'une excellente ténacité. Lorsque le facteur de concentration d'entaille Kt=25.4mm, le rapport de la résistance à la traction avec entaille à la résistance à la traction sans entaille est supérieur à 1.

9. Les alliages de titane peuvent conserver certaines propriétés à des températures élevées. Les alliages de titane industriels généraux peuvent conserver leurs propriétés à une température de 540 degrés, mais uniquement pour des applications à court terme, et la plage de température à long terme est de 450-480 degrés. Des alliages de titane pour une utilisation à des températures allant jusqu'à 600 degrés ont été développés. En tant que matériau de missile, l'alliage de titane peut être utilisé pendant une longue période à une température de 540 degrés, et peut également être utilisé pendant une courte période à une température de 760 degrés.

10. Le titane et les alliages de titane peuvent toujours conserver leurs propriétés mécaniques d'origine à des températures basses et ultra-basses. Lorsque la température diminue, la résistance du titane et des alliages de titane augmente continuellement, tandis que la ductilité se détériore progressivement. De nombreux alliages de titane recuits ont également une ductilité et une ténacité à la rupture suffisantes à -195.5 degrés. Ti-5AI-2.5Sn avec des éléments interstitiels très faibles peut être utilisé à -252.7 degré . Le rapport de sa résistance à la traction avec encoche à sa résistance à la traction sans encoche est de 0,95 à 1,15 à -25,7 degré .

L'oxygène liquide, l'hydrogène liquide et le fluor liquide sont des propulseurs importants dans les missiles et les dispositifs spatiaux. Les propriétés à basse température des matériaux utilisés pour fabriquer des conteneurs de gaz à basse température et des structures à basse température sont très importantes. Lorsque la microstructure est équiaxe et que la teneur en éléments interstitiels (oxygène, hélium, hydrogène, etc.) est très faible, la ductilité des alliages de titane est encore supérieure à 5 %. La plupart des alliages de titane ont une faible ductilité à -252,7 degré, tandis que Ti-6AI-4V atteint 12 % d'allongement.

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