Propriétés de traction de l'alliage de titane alpha de fabrication additive Les alliages de titane alpha ne contiennent généralement qu'une très petite quantité de phase bêta (moins de 5 % en volume) à température ambiante. Ils sont généralement composés d'une forte concentration de stabilisants alpha (Al, Zr, Sn) et une petite quantité de stabilisants bêta (Mo, Ta, Nb, W, V, Cr, Ni, Mn, Co, Fe) est ajoutée. Les alliages commerciaux de titane alpha comprennent principalement le Τi-8Al-1Mo-1V, le Ti-5Al-2.5Sn, le Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242), le Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V (TA15) et le Ti-5.8Al-4Sn-3.5Zr-0.7Nb - 0.5Mo - 0.35Si - 0.06 - C (IMI 834), etc.
En raison de la pénurie d’éléments bêta-stabilisants, les alliages de titane alpha ont des températures de transformation de phase bêta plus élevées que les deux autres classes d’alliages. Par conséquent, l’alliage de titane alpha possède une résistance au fluage satisfaisante et une stabilité mécanique raisonnable à haute température (jusqu’à ~ 600 degrés), ce qui en fait un candidat approprié pour les pièces de turbomachines. Par exemple, l'alliage IMI 834 a été utilisé avec beaucoup de succès pour le disque du compresseur et l'essieu arrière du moteur Trent 700 de l'Airbus A330, où la température de fonctionnement atteint jusqu'à 600 degrés. De plus, en raison du faible DBTT (généralement inférieur à -150 degrés) de la phase alpha, l'alliage de titane alpha est le matériau structurel le plus prometteur pour les applications à basse température et est utilisé depuis longtemps dans l'ingénierie énergétique à basse température (comme turbines de pompe à hydrogène liquide).
In the sedimentary state, there are significant differences in the tensile strength of different L-PBF α titanium alloys, with CP Ti having the lowest ultimate tensile strength (UTS) (about 700 MPa), while Ti-6242S has the highest UTS (>1500 MPa). L'allongement total (EL) de la plupart des alliages de titane sédimentaires L-PBF est relativement constant, généralement inférieur à 10 %. Une exception est le CP Ti, dont l'EL est supérieur à 20 %.
Après un recuit dans la plage de 490-890 degrés, la plasticité du L-PBF CP Ti n'a que légèrement augmenté (dans les 3 %), tandis que sa résistance a continué à diminuer avec l'augmentation de la température de traitement thermique. En revanche, le L-PBF Ti-6242 peut augmenter son UTS de 1381 MPa à l'état sédimentaire à 1438 MPa grâce à un traitement de vieillissement direct. Il s'agit de l'une des rares études qui ont réussi à améliorer la résistance de l'alliage de titane L-PBF grâce à un traitement thermique, bien que cela s'accompagne d'une diminution significative de la plasticité (fractures du L-PBF Ti-6242 avant la cession). Grâce à des processus de traitement thermique plus optimisés, notamment un traitement de vieillissement en solution couramment utilisé et de nouvelles méthodes de chauffage cyclique, l'alliage de titane L-PBF peut obtenir une meilleure adaptation en termes de résistance et de plasticité. Par exemple, après 140 minutes de traitement thermique cyclique entre 960 et 860 degrés, l'allongement total du L-PBF Ti-6242 peut être considérablement augmenté jusqu'à supérieur ou égal à 15 %, tandis que la valeur de limite d'élasticité est supérieure ou égale à 1 000 MPa.
De plus, tant à l'état déposé qu'après-traitement, l'alliage de titane L-PBF présente une anisotropie significative dans les propriétés de traction. Pour les alliages de titane alpha produits à l'aide de techniques de fabrication additive autres que le L-PBF, seule une petite quantité de recherches s'est actuellement concentrée sur des matériaux tels que CP Ti, Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V et Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, et leurs propriétés mécaniques sont généralement médiocres.
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