Ti-5Al-2.5Sn (Grade 6)

Introduction au Ti-5Al-2,5Sn (Grade 6)

Le Ti-5Al-2,5Sn, désigné comme titane Grade 6, est un alliage de titane quasi-alpha offrant une combinaison de résistance modérée, d’excellente soudabilité et d’une résistance au fluage supérieure. Il est spécialement conçu pour le service à température élevée dans les environnements de l’aéronautique, du maritime et de la production d’énergie.

Grâce à sa stabilité thermique et à ses performances constantes en atmosphères oxydantes, le Ti-5Al-2,5Sn constitue un choix fiable pour des pièces en titane usinées CNC critiques. Des services d’usinage CNC haute performance sont utilisés pour fournir des composants de précision avec une exactitude dimensionnelle exceptionnelle, y compris pour des structures aéronautiques complexes à parois minces.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du Ti-5Al-2,5Sn (Grade 6)

Composition chimique (typique)

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques (état recuit)

Caractéristiques clés du Ti-5Al-2,5Sn (Grade 6)

• Excellentes performances à haute température : conserve la résistance mécanique et la tenue au fluage jusqu’à 450°C, idéal pour les conduits de turboréacteurs et les structures de postcombustion.

• Soudabilité supérieure : le Grade 6 offre une excellente intégrité de soudure sans dégradation significative des propriétés mécaniques, idéal pour les récipients sous pression et les tubes aéronautiques.

• Stabilité thermique : présente une faible dilatation thermique (8,3 µm/m·°C) et une grande résistance à la fatigue thermique, favorisant les performances dans des environnements soumis à des cycles de charge thermique élevés.

• Résistance à l’oxydation : la formation d’une couche de surface TiO₂ stable protège les pièces contre l’entartrage (calamine) et la corrosion dans les gaz chauds et les atmosphères marines.

Défis et solutions d’usinage CNC du titane Grade 6

Défis d’usinage

• Ténacité et faible conductivité : une ténacité élevée combinée à une conductivité thermique de seulement 7,1 W/m·K entraîne une génération de chaleur excessive dans la zone de coupe, provoquant l’usure des outils.

• Comportement d’écrouissage : le Ti-5Al-2,5Sn durcit pendant l’usinage si la charge copeau est insuffisante, ce qui affecte la durée de vie des outils et l’état de surface.

• Risque d’adhérence à l’outil : la formation d’arête rapportée (BUE) apparaît à haute température, impactant la précision et augmentant le risque de grippage.

• Précision dimensionnelle : la reprise élastique et le retour élastique (module ~110 GPa) exigent une compensation pour maintenir le contrôle dimensionnel sur les caractéristiques de précision.

Stratégies d’usinage optimisées

Sélection des outils

Paramètres de coupe du Ti-5Al-2,5Sn (Grade 6) (conformité ISO 3685)

Traitement de surface des pièces en titane Grade 6

Le pressage isostatique à chaud (HIP) augmente la densité des pièces et élimine les vides internes, améliorant les performances en fatigue des pièces de turbine et de propulsion.

Le traitement thermique comprend un détensionnement et un vieillissement à ~600°C, optimisant la résistance au fluage et la stabilité dimensionnelle.

Le soudage des superalliages permet des soudures à pleine résistance avec une porosité et des fissures minimales dans les systèmes aéronautiques certifiés pression.

Le revêtement barrière thermique (TBC) protège les pièces Grade 6 contre l’oxydation et la fatigue thermique dans l’échappement des turboréacteurs ou les réacteurs chimiques.

L’usinage CNC permet une précision de ±0,01 mm et est essentiel pour la fabrication de conduits moteur, boîtiers de commande et tubes aéronautiques de précision.

L’usinage par électroérosion (EDM) permet de créer des trous de précision et des canaux de refroidissement sans introduire de contraintes thermiques.

Le forage de trous profonds atteint des rapports L/D élevés avec une rectitude <0,3 mm/m et un état de surface Ra ≤ 1,6 µm, adapté aux tubes sous pression et aux conduits.

Les essais matériaux incluent la validation de rupture au fluage, la revue microstructurale SEM et le contrôle par ultrasons pour l’assurance qualité.

Essais et analyses des matériaux

Les pièces Grade 6 subissent des essais de traction à haute température, des évaluations de fluage, des essais de durée de vie en fatigue et des analyses XRD/SEM afin de garantir l’intégrité en conditions de service aéronautiques, nucléaires et marines.

Applications industrielles du Ti-5Al-2,5Sn (Grade 6)

• Aéronautique : utilisé pour les conduits de turboréacteurs, les tubes hydrauliques et les revêtements de cellule soumis à de fortes charges thermiques.

• Production d’énergie : tuyauteries haute température et composants de régulation de débit pour turbines à vapeur et à gaz.

• Maritime : échangeurs thermiques et tuyauteries d’unités de dessalement exposés à la saumure chaude et à l’eau de mer.

• Défense : structures et boîtiers pour systèmes de propulsion et d’échappement nécessitant un bon compromis résistance/poids.

• Équipements industriels : équipements en environnements corrosifs et soumis à des cycles thermiques, tels que réacteurs et échangeurs de chaleur.