La performance physique du Titane

January 10, 2023

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Cet article présente les propriétés physiques fondamentales du titane pur et de ses alliages : densité (4,505 g/cm³ à 25 °C, variant entre 4,4 et 4,9 g/cm³ selon la composition), points de fusion (1668 ± 5 °C) et d’ébullition (3260 ± 20 °C), capacité calorifique spécifique (500 J/(kg·K) à 20 °C), faible conductivité thermique (17 W/(m·K)), coefficient d’expansion thermique réduit (7,6 × 10⁻⁶ K⁻¹), résistivité élevée (0,48 μΩ·m), caractère non magnétique (χ = 3,4 × 10⁻⁶ m³/kg) et module d’élasticité modéré (103–110 GPa). Ces caractéristiques expliquent son comportement en usinage, soudage et conception structurale.

La densité du titane pur à température ambiante (25 °C) est de 4,505 g/cm³. La densité du titane représente environ 57 % de celle de l'acier, 60 % de celle du cuivre et 1,8 fois celle de l'aluminium. À 870 °C, la densité du titane est de 4,35 g/cm³. La densité du titane varie avec l'ajout d'éléments d'alliage ; ainsi, la densité des alliages de titane changera également. La plage de variation est généralement comprise entre 4,4 et 4,9 g/cm³. En règle générale, les alliages β sont plus lourds car ils contiennent un plus grand nombre d'éléments d'alliage plus lourds tels que le molybdène.

Le point de fusion du titane est de (1668 ± 5) °C. La présence ou l'ajout de différents éléments d'alliage dans le titane modifie la température de fusion.

Le point d'ébullition du titane est de (3260 ± 20) °C.

La capacité thermique spécifique du titane à 20 °C est de 500 J/(kg · K). À mesure que la température augmente, la capacité thermique spécifique du titane augmente. À 882 °C, en raison de la transformation de phase α/β, la capacité thermique spécifique change soudainement.

Le coefficient de dilatation thermique du titane est significativement inférieur à celui de l'aluminium et de l'acier, soit 7,6 × 10^-6 1/K.

La conductivité thermique du titane est très faible, à 17 W/(m · K), ce qui est similaire à celle de l'acier inoxydable 18-8. Cette faible conductivité thermique entraîne une grande différence de température le long de la section du titane lors du chauffage des lingots et des billettes, ainsi que lors du soudage des structures en titane, ce qui provoque de grandes contraintes locales.

La résistivité du titane est de 0,48 μΩ · m, ce qui indique que le titane a une résistance électrique relativement élevée.

Le coefficient de magnétisation du titane est de 3,4 × 10^-6 m^3/kg, ce qui indique que le titane est non magnétique.

Module d'élasticité : le module d'élasticité du titane est généralement de 103~110 GPa, soit la moitié de celui des matériaux en acier, ce qui le rend facile à plier.

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