Microstructure et texture des alliages de titane

Depuis quelques années, les alliages de titane commencent à représenter une part importante de matériaux pour I’indusnie aéronautique, mâ;anique et chimique. Toutefois’ vu I’intérêt récent porté aux alliages de titane, les connaissances scientifiques dans le domaine de la maallurgie du titane sont encore éparses comparativement à celles des aciers.

Ainsi la mise en forme de ces matériaux pose souvent des problèmes multiples dus en grande partie à leur anisofiopie. Un atliage comme le TA6V, qui représente environ 50% en masse des produits manufacturés de titane, présente des microstructures fiès variables selon les traitements thermomecaniques. Il est admis aujourd’hui que la microstructure et la texture ont une influence considérable sur les propriétés mécaniques de cet alliage. Aussi une optimisation de ces proprietés passe-t-elle par une bonne connaissance de la microstructure et des modes de déformation qui vont conditionner la texture et donc les caractéristiques mécaniques.

L’évolution des textures, en particulier à température ambiante, est largement gouvernée par les modes de déformation et les conditions de mise en forme. Ainsi pour comprendre la formation de ces textures et leur évolution une bonne connaissance des mécanismes de déformation est primordiale

Toutefoig malgré l’évolution considérable des techniques d’investigation en sciences des matériaux, la détermination des modes de déformation pose encore des problèmes insolubles. Ainsi la mauvaise connaissance de ces modes et des relations microstructure’ texture-proprietés mecaniques, rend aléatoire toute tentative de modification des textures en vue d’optimiser les proprietés mecaniques.

Le titane 
Le titane est un élément qui présente une fansformation allotropique. [l existe sous deux formes cristallographiques. A température ambiante le titane possede une structure hexagonale compacte dite phase α, de rapport c/a:1,5873. Cette structure se transforme en une stucture cubique centée de paramèfe de maille a:330 Â, diæ pha,se β, à 883°C, . Dans la métallurgre du titane, il est d’usage de séparer les alliages de titane en fiois catégories selon les phases en présence :
– alliages monophasés α.
– alliages biphasés α+β.
– alliages monophasés β.

Dans la littérature, on renconte également deux sous categories diæs pro-alpha et probéta, possédant, respectivemen trés peu de phase β et très peu de phase α . Ces classes représentent les types de microstnrcfures obtenues après les proédés de tansformation.

La transformation β  -> α est une tansforrnation de type « martensitique » dont le mécanisme a éte propose par Burgers dans le cas du zirconium et analysé ensuite dans le cas du titane par plusieurs auteurs. Cette fiansformation se fait avec une difrrsion plus ou moins importante selon lavitesse de refroidissement .

La température de transformation, transus α/β , du titane est influencée par :
– Les éléments interstitiels : orygène, azote et carbone qui sont des α-stabilisants ef augmentent ainsi la températr:re de transformation.
– L’hydrogène qui est β -stabilisant et diminue cette température-
– Les impuretes métalliques et les éléments d’alliage qui selon les cas sont, α- ou β  gènes et augmentent ou diminuent cette températrre.

Le titane est un élément ayæfi une densiæ relativement faible (environ 600Â de celle de I’acier) et dont la résistance mécanique peut être augmentee de manière importante par les éléments d’alliage et les processus de déformation. Il conserve également de bonnes propriétés à température élevée. Son coefficient de dilatation thermique est légèrement plus faible que celui de I’aluminium. Le titane et ses alliages ont des points de fusion plus élevés que ceux dés aciers.