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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 357 — #365
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ACTIVITÉ DOCUMENTAIRE
structures osseuses (d’où l’utilisation des alliages de titane dans le domaine biomédical). Les différents éléments d’addition permettent une augmentation de la dureté
(durcissement de la phase comme dans les aciers), mais aussi une amélioration
du fluage (propriété de déformation mécanique sous contrainte) et une baisse de la
ductibilité (possibilité d’allongement du matériau sans rupture).
Résistance à la corrosion
Les alliages de titane résistent bien à la corrosion par formation d’un film passif
de dioxyde de titane (qui peut aussi contenir d’autres éléments chimiques). cette
couche se révèle très adhérente et se reforme spontanément par contact avec l’eau
ou le dioxygène de l’air en cas de rayure. L’ajout de chrome, de zirconium ou de
tantale augmente la tendance des alliages de titane à la passivation (formation d’un
film passif).
La corrosion des alliages de titane est observée dans des conditions particulières
(on parle de corrosion sous contraintes) : dans l’eau de mer en présence d’entailles
aiguës, ou trempé dans du chlorure de sodium fondu. On observe alors que les
alliages de type β résistent encore à la corrosion tandis que les alliages de type α
subissent cette corrosion sous contraintes.
Utilisations des alliages de titane
80 % de la production des alliages de titane concerne l’aéronatique et l’aérospatiale.
Le matériau possède d’excellentes aptitudes mécaniques, résiste à la corrosion, et
possède une masse volumique bien plus faible que la plupart des métaux. Ainsi, le
train d’atterrissage du B777 est en alliage 10-2-3 (nom commercial). Le 10-2-3 est
un alliage de titane constitué de titane additionné de 10 % de vanadium, 2 % de fer
et 3 % d’aluminium.
Les alliages de titane possèdent une très bonne biocompatibilité : ils sont avec l’or et
le platine les meilleurs matériaux biocompatibles (résistants aux fluides corporels et
pouvant être introduits dans l’organisme). Leur haute résistance mécanique et leur
module d’élasticité (module d’YOUNG) proche de celui des os en fait le matériau de
choix pour la conception de prothèses osseuses. Les alliages titane-niobium sont
fréquemment rencontrés dans le milieu médical des prothèses osseuses, car en
plus des qualités déjà signalées, on observe une bonne prise de l’os sur l’implant.
Alliages de magnésium
Les alliages de magnésium sont aussi rencontrés dans le domaine aéronautique. Ce
sont des alliages entre le magnésium et l’aluminium, le zinc, le zirconium, l’argent,
le thorium, le cérium ou encore le lithium. Ces alliages permettent de conserver la
faible masse volumique du magnésium, tout en conjuguant des propriétés mécaniques plus intéressantes que celles du magnésium pur. Là encore, on observe que
la présence d’éléments additionnels permet de gagner en résistance du matériau.
On constate un excellent amortissement des vibrations (tout particulièrement dans
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structures osseuses (d’où l’utilisation des alliages de titane dans le domaine biomédical). Les différents éléments d’addition permettent une augmentation de la dureté
(durcissement de la phase comme dans les aciers), mais aussi une amélioration
du fluage (propriété de déformation mécanique sous contrainte) et une baisse de la
ductibilité (possibilité d’allongement du matériau sans rupture).
Résistance à la corrosion
Les alliages de titane résistent bien à la corrosion par formation d’un film passif
de dioxyde de titane (qui peut aussi contenir d’autres éléments chimiques). cette
couche se révèle très adhérente et se reforme spontanément par contact avec l’eau
ou le dioxygène de l’air en cas de rayure. L’ajout de chrome, de zirconium ou de
tantale augmente la tendance des alliages de titane à la passivation (formation d’un
film passif).
La corrosion des alliages de titane est observée dans des conditions particulières
(on parle de corrosion sous contraintes) : dans l’eau de mer en présence d’entailles
aiguës, ou trempé dans du chlorure de sodium fondu. On observe alors que les
alliages de type β résistent encore à la corrosion tandis que les alliages de type α
subissent cette corrosion sous contraintes.
Utilisations des alliages de titane
80 % de la production des alliages de titane concerne l’aéronatique et l’aérospatiale.
Le matériau possède d’excellentes aptitudes mécaniques, résiste à la corrosion, et
possède une masse volumique bien plus faible que la plupart des métaux. Ainsi, le
train d’atterrissage du B777 est en alliage 10-2-3 (nom commercial). Le 10-2-3 est
un alliage de titane constitué de titane additionné de 10 % de vanadium, 2 % de fer
et 3 % d’aluminium.
Les alliages de titane possèdent une très bonne biocompatibilité : ils sont avec l’or et
le platine les meilleurs matériaux biocompatibles (résistants aux fluides corporels et
pouvant être introduits dans l’organisme). Leur haute résistance mécanique et leur
module d’élasticité (module d’YOUNG) proche de celui des os en fait le matériau de
choix pour la conception de prothèses osseuses. Les alliages titane-niobium sont
fréquemment rencontrés dans le milieu médical des prothèses osseuses, car en
plus des qualités déjà signalées, on observe une bonne prise de l’os sur l’implant.
Alliages de magnésium
Les alliages de magnésium sont aussi rencontrés dans le domaine aéronautique. Ce
sont des alliages entre le magnésium et l’aluminium, le zinc, le zirconium, l’argent,
le thorium, le cérium ou encore le lithium. Ces alliages permettent de conserver la
faible masse volumique du magnésium, tout en conjuguant des propriétés mécaniques plus intéressantes que celles du magnésium pur. Là encore, on observe que
la présence d’éléments additionnels permet de gagner en résistance du matériau.
On constate un excellent amortissement des vibrations (tout particulièrement dans
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