À la fois le titane et l’aluminium ont des teintes argentées et trouvent des applications dans de nombreuses industries. Ce sont des matériaux d’ingénierie populaires dans l’industrie aérospatiale.
Mais quelles propriétés partagent le titane et l’aluminium ? Et, qu’est-ce qui rend l’aluminium différent du titane ?
Eh bien, ce guide compare tout ce que vous devez savoir sur le titane par rapport à l’aluminium :
Procédé d’extraction du Titane par rapport à l’Aluminium
Tôle d’aluminium
L’aluminium et le titane n’existent pas sous forme pure. Ils sont extrait chimiquement de leurs minerais naturels. L’aluminium existe couramment sous forme d’oxyde aux côtés de l’oxyde de fer et de la silice dans la bauxite.
L’extraction de l’alumine (oxyde d’aluminium) à partir de la bauxite se fait via une méthode de réduction électrolytique appelée procédé Bayer. Un autre procédé chimique appelé procédé Hall-Héroult extrait le métal d’aluminium de l’alumine.
Le titane existe également naturellement sous forme d’oxyde dans des matériaux tels que l’ilménite et le rutile. À partir de là, vous pouvez extraire chimiquement le titane.
Les méthodes de réduction couramment employées pour obtenir du métal de titane sont le procédé Kroll et le procédé Hunter.
Alliage de Titane par rapport à l’Aluminium
L’alliage fait référence à la liaison de métaux avec d’autres métaux ou non-métaux.
En conséquence, vous obtenez des composés avec des propriétés désirées. Le titane et l’aluminium sont parmi les métaux les plus alliés.
Grâce à leurs propriétés impressionnantes telles que la durabilité, la force et la légèreté.
Certains éléments que vous pouvez allier avec le titane sont l’aluminium, le molybdène, le fer et le vanadium.
L’aluminium est également un agent d’alliage populaire. Vous pouvez combiner l’aluminium avec du magnésium, du cuivre, du manganèse, du zinc et du silicium.
Propriétés Physiques du Titane par rapport à l’Aluminium
Les propriétés physiques sont essentielles lors du choix du titane ou de l’aluminium pour toute application.
Résistance à la Corrosion
La résistance à la corrosion fait référence à la capacité d’un matériau à résister à la détérioration induite par son interaction avec des substances de son environnement. Le titane et l’aluminium présentent une grande qualité de résistance à la corrosion.
Dans la plupart des cas, ils forment des couches minces d’oxyde qui protègent le métal de base.
Cependant, des facteurs tels que la température et la force de l’agent corrosif influencent le taux de corrosion. Le titane a un point de fusion plus élevé que l’aluminium. Par conséquent, il offre une plus grande résistance à la corrosion à des températures plus élevées.
Cette caractéristique en fait un choix parfait pour des applications spécialisées telles que l’industrie aérospatiale.
Conductivité
Lors de l’évaluation de la conductivité, il est vital de considérer la conductivité thermique et électrique.
Tubes d’échangeur de chaleur en aluminium
Conductivité Électrique
Un matériau qui permet aux électrons de circuler à travers lui grâce à une faible résistance à cette circulation est un conducteur électrique.
Le titane et l’aluminium permettent le transfert du courant électrique. Cependant, l’aluminium présente la plus faible résistance par rapport au titane.
Alors que l’aluminium peut conduire des signaux électriques à plus de 60% de la capacité du cuivre, la conductivité du titane est d’environ 3%.
Par conséquent, l’aluminium est une meilleure alternative là où la conductivité électrique est une priorité.
Conductivité Thermique
La conductivité thermique du titane est de 17 W/m-K, tandis que celle de l’aluminium est de 210 W/m-K. Par conséquent, l’aluminium est un meilleur conducteur que le titane.
Une raison pour laquelle l’aluminium est populaire dans les applications thermiques telles que les dissipateurs thermiques et les appareils de cuisson.
Point de Fusion
Tubes de titane
Le point de fusion d’un métal est critique avant de choisir un matériau pour une application donnée.
Le titane a un point de fusion élevé de plus de 1650 °C. D’un autre côté, le point de fusion de l’aluminium est d’environ 600 °C.
Le point de fusion élevé du titane le rend parfait pour des applications réfractaires. Ce sont des applications nécessitant une haute tolérance à la chaleur.
Densité
La densité du titane est de 4500 kg/m3, alors que celle de l’aluminium est d’environ 2700 kg/m3.
Cela signifie que, pour le même volume, le titane a une masse plus importante que l’aluminium.
Par conséquent, l’aluminium est utilisé plus que le titane dans les applications sensibles au poids. Cependant, lors de l’évaluation de la capacité de résistance/poids, le titane est une alternative supérieure.
Durabilité
Au fil du temps, les matériaux sont soumis à différentes conditions et peuvent s’user. Cela nécessite un entretien et une réparation.
Par conséquent, la durabilité est une fonction de :
- Force
- Dureté
- Résistance à la détérioration
Le titane et l’aluminium sont tous deux très durables.
Propriétés Mécaniques de l’Aluminium par rapport au Titane
Les propriétés mécaniques jouent un rôle essentiel dans la fabrication de pièces et de composants métalliques. Le choix entre le titane et l’aluminium dépend de divers aspects que nous discuterons ici.
Facilité d’usinage et de mise en forme
Transformer les métaux en produits nécessite l’usinage et la mise en forme. Vous utiliserez des processus de fabrication tels que :
- Coupe
- Pliage
- Roulage
- Tournage
- Fraisage
Ces processus infligent du stress, et la tolérance du matériau travaillé témoigne de sa facilité d’usinabilité et de mise en forme.
L’aluminium et le titane peuvent être usinés et mis en forme avec des tolérances très fines.
En conséquence, d’autres facteurs limitants, tels que le coût et le gaspillage, entrent en jeu. Par conséquent, on privilégie l’aluminium pour son faible coût et sa recyclabilité.
Pliage du Tube en Titane
Résistance du Titane Vs. Aluminium
Résistance à la traction
Le titane pur peut présenter des résistances à la limite d’élasticité allant de 170 à 480 MPa, tandis que l’aluminium est entre 7 MPa et 11 MPa.
Ces valeurs sont modérément faibles et négligeables pour les applications avec des charges lourdes. Cependant, il existe des alliages de titane et d’aluminium avec des résistances à la limite d’élasticité élevées.
Résistance à la traction
Le titane peut supporter plus de 1100 MPa de forces de tension, ce qui en fait un meilleur choix que les 300 MPa de l’aluminium. L’alliage est un moyen d’augmenter les lacunes de l’aluminium dans ce domaine.
Dureté
Le titane pur non allié a une dureté Brinell de 70 HB, ce qui dépasse les 15 HB de l’aluminium. Cela fait du titane le métal de prédilection lorsque la dureté est souhaitée. Il est moins susceptible de se déformer à partir d’infractions.
Le titane interagit avec l’oxygène atmosphérique pour former une couche d’oxyde.
La couche offre une protection tampon à la surface métallique sous-jacente. Cependant, vous pouvez fabriquer des alliages d’aluminium pour obtenir des niveaux de dureté plus élevés que le titane.
Facteur de coût dans le Titane et l’Aluminium
Le coût est un facteur essentiel lors de la discussion sur les matériaux de projet. Le titane est un métal coûteux en raison de son processus d’extraction et de fabrication complexe.
En revanche, l’extraction et la fabrication de l’aluminium sont peu coûteuses.
Cela en fait le métal le plus largement disponible. Il est très abordable.
Une raison pour laquelle l’aluminium est courant dans la plupart des applications.
Applications du Titane Vs. Aluminium
Dans les industries d’aujourd’hui, le titane et l’aluminium sont utilisés dans de nombreuses applications. Quelques applications courantes sont.
Industrie Aérospatiale
Pièces d’Avion
Le titane et l’aluminium sont utilisés dans l’industrie aérospatiale pour leur durabilité, leur résistance et leur légèreté. Le titane trouve sa place dans les avions, tels que les composants du moteur et les parties du système d’atterrissage. La durabilité et le faible poids de l’aluminium en font un choix parfait pour les cadres d’avion et les panneaux d’ailes.
Construction et Bâtiment
Structure de Bâtiment en Aluminium
Le secteur de la construction emploie une large base de matériaux pour réaliser des structures telles que des ponts et des gratte-ciel.
Le titane trouve une utilisation répandue dans les systèmes de chauffage et d’énergie. Grâce à sa faible conductivité et à sa tolérance aux températures extrêmes.
D’autre part, l’aluminium est communément utilisé comme matériau de finition dans la construction de bâtiments. Vous trouverez de l’aluminium utilisé dans les toitures, comme cadres pour portes et fenêtres, et notamment dans la décoration intérieure.
Industrie Automobile
L’industrie automobile utilise l’aluminium comme panneaux de carrosserie et pièces de moteur telles que des systèmes de radiateur et de transmission.
Le titane trouve une utilité dans les véhicules hautes performances en sport automobile en raison de son coût élevé.
En raison de leur durabilité et de leur résistance, d’autres applications incluent les bielles, les systèmes d’échappement et les soupapes de moteur.
Biens de Consommation
Titane
Les articles de sport tels que les clubs de golf et les raquettes utilisent le titane pour sa propriété de haute résistance-poids. Les vélos de haute performance utilisent également des cadres en titane pour la même raison. D’autres utilisations comprennent la fabrication de montures de lunettes, de bijoux, d’armes à feu et de montres.
Vélos en Titane
Aluminium
Des vélos peu coûteux sont fabriqués à partir de cadres en aluminium. De plus, des articles d’emballage tels que des canettes pour aliments en conserve et des feuilles sont en aluminium.
Application Unique
i. Le titane trouve un usage unique dans l’industrie médicale en raison de sa biocompatibilité. C’est parce que le matériau n’est pas toxique et ne nuit pas aux tissus. Vous trouverez des instruments chirurgicaux en titane, des implants et des prothèses.
ii. L’aluminium est utilisé pour fabriquer des ustensiles de cuisine tels que des ustensiles, des casseroles et des marmites. Les équipements de transmission de puissance tels que les moteurs, les générateurs et les pièces et composants de transformateurs utilisent de l’aluminium.
Conclusion
Comme vous pouvez le voir, le titane et l’acier inoxydable sont des matériaux polyvalents pour de nombreuses applications. Ils sont le choix parfait pour des applications spécialisées telles que les pièces et composants d’avion.
Chez KDMFAB, nous vous aidons à obtenir des pièces en titane et en aluminium fabriquées avec qualité et fiabilité.
Plus de Ressources:
Fabrication de Tôles en Titane – Source : KDMFAB
Fabrication de Tôles en Aluminium – Source : KDMFAB
Titane Vs. Acier – Source : KDMFAB
Métal en Titane – Source : IQS Directory
Aluminium – Source : RSC