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La présente invention se rapporte à des alliages perfectionnés à base de titane
Jusqu'à présent les alliages à base 'de titane existant dans le commerce et comprenant des ingrédients métalliques d'alliage introduits à titre de remplacement pour améliorer leurs propriétés mécaniques, appar- tenaient au type alpha + bêta,ce qui nécessitait un compromis entre leur faible résistance à chaud comparée à celle des alliages alpha et la néces- site d'une ductilité suffisante pour les opérations d'usinage.
@
Le but de la présente invention est de fournir des alliages d'une structure du type alpha, hexagonale et serrée, conservant une bonne résistance à des températures raisonnablement élevées et possédant cepen- dant une ductilité suffisante pour les opérations d'usinage.
Suivant l'invention, il est prévu un alliage à base de titane comprenant de 0,5 à 31% d'étain, le reste étant du titane, les impuretés mises à parto
Suivant une autre caractéristique de l'invention, un alliage à base de titane contenant de 0,5 à 31% d'étain, comprend de 0,5 à 10% d'a- luminium, le reste étant du titane, les impuretés mises à part..
La structure de ces alliages peut être une structure alpha he- xagonale serrée ou un mélange de structure alpha avec une phase intermé- diaire basée sur le composé Ti3Sn suivant les proportions des ingrédients d'alliages choisis.
La teneur en impuretés hydrogène, éléments interstitiels, oxy- gène et azote doit être aussi faible que possible. De préférence, les im- puretés formées par le fer, le tungstène ou d'autres éléments bêta-stabilisants doivent etre en quantités aussi faibles que possible ou entière- ment absentes, parce qu'elles ont tendance à former des inclusions insolu- bles du type bêta dans les alliages ouvres.
Les alliages suivant l'invention peuvent être forgés ou coulés.
Ils sont caractérisés par de bonnes propriétés mécaniques et en parti- culier par une bonne résistance à haute température et une bonne résis- tance à la déformation plastique résiduelle.
Les propriétés mécaniques à la température ordinaire et àtemm- pérature élevée sont représentées dans les tableaux 1 à 4 ci-dessous-pour une série d'alliages suivant l'invention, forgés, des chiffres pour du ti- tane non allié, également forgé, étant donnés à titre de comparaison. Les tableaux 1 et 2 indiquent les caractéristiques d'alliages de titane/étain à la température ordinaire et à température élevée et le tableau 3 donne des indications correspondantes pour les alliages titane/étain/aluminium.
Le tableau 4 indique la déformation plastique résiduelle pour une composi- tion d'alliage binaire et deux compositions d'alliages ternaires. Dans ces tableaux, les charges et les résistances à la traction sont exprimées en tonnes anglaises par pouce carré. 1 tonne anglaise/pouce carré = 158 kg. cm2.
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TABLEAU 1.
EMI2.1
<tb>
<tb> %Sn <SEP> Gharge <SEP> d'épreuve <SEP> Résistance <SEP> finale <SEP> Allongement <SEP> en <SEP> % <SEP>
<tb>
EMI2.2
à o ,2 à la traction de 4 VA
EMI2.3
<tb>
<tb> O <SEP> 31,2 <SEP> 36,3 <SEP> 17 <SEP> 1/2 <SEP>
<tb>
EMI2.4
7 ,1 41,5 46 ,o 14 1/2 9 ,6 z,9 52,1 14 1/2
EMI2.5
<tb>
<tb> 12,3 <SEP> 53 <SEP> ,5 <SEP> 56,6 <SEP> 14
<tb>
EMI2.6
14,5 53 ,0 62 ,6 12
EMI2.7
<tb>
<tb> 16,6 <SEP> 59 <SEP> ,6 <SEP> 68,3 <SEP> 14 <SEP> I/2 <SEP>
<tb> 21 <SEP> ,8 <SEP> 53 <SEP> ,0 <SEP> 62 <SEP> ,0 <SEP> 12
<tb> 25 <SEP> ,5 <SEP> 48,6 <SEP> 64,6 <SEP> 8
<tb>
TABLEAU 2.
EMI2.8
<tb>
<tb> % <SEP> Sn <SEP> Température <SEP> Charge <SEP> d'épreuve <SEP> Résistance <SEP> finale <SEP> Allongement.
<tb> de <SEP> l'essai <SEP> à <SEP> 0,2% <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> en <SEP> % <SEP> de <SEP> 4 <SEP> VA <SEP>
<tb>
EMI2.9
00 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI2.10
<tb>
<tb> 25 <SEP> ,5 <SEP> ordinaire <SEP> 48,6 <SEP> 64,6 <SEP> 8
<tb> 400 <SEP> 43 <SEP> ,9 <SEP> 50,9 <SEP> 12
<tb>
EMI2.11
500 33 2 46,6 14 1/2
EMI2.12
<tb>
<tb> 600 <SEP> 24 <SEP> ,0 <SEP> 33 <SEP> ,4 <SEP> 13 <SEP> 1/2
<tb> 21 <SEP> ,8 <SEP> ordinaire <SEP> 53,0 <SEP> 62,0 <SEP> 12
<tb> 500 <SEP> 34,5 <SEP> 43 <SEP> ,3 <SEP> 9 <SEP> 1/2
<tb> 600 <SEP> 18,4 <SEP> 34 <SEP> ,5 <SEP> 14
<tb> 700 <SEP> 3,8 <SEP> 21 <SEP> ,9 <SEP> 106
<tb> 30 <SEP> ,5 <SEP> 500 <SEP> 32 <SEP> ,6 <SEP> 42 <SEP> ,
4 <SEP> 14 <SEP> 1/2 <SEP>
<tb>
EMI2.13
600 in 33 ,s 5 I z 700 5 , 2 ,9 13 1/2 TABLEAU 3.
EMI2.14
1± Sn A1 Température Charge d'épreuve Résistance Allongement de l'essai à 0,2.% finale à la en% de
EMI2.15
<tb>
<tb> C <SEP> traction <SEP> 4 <SEP> 'VA <SEP>
<tb>
EMI2.16
0 0 ordinaire 312 36,3 17 I/2 2 ,5 5,7 ordinaire 59 99 66,9 5 I/2 500 29,0 33 ,3 21 I/2
EMI2.17
<tb>
<tb> 2,5 <SEP> 9,0 <SEP> ordinaire <SEP> - <SEP> 51,7 <SEP> 8
<tb> 500 <SEP> 40 <SEP> ,5 <SEP> 46,8 <SEP> 20
<tb>
EMI2.18
6,0 5,7 ordinaire 57 ,0 63 ,7 12
EMI2.19
<tb>
<tb> 6 <SEP> ,0 <SEP> 6 <SEP> ,0 <SEP> 500 <SEP> 42 <SEP> ,0 <SEP> 49 <SEP> 4 <SEP> 10 <SEP> 1/2
<tb>
EMI2.20
6,0 '1,5 ordinaire - 45,4 14 1/2
EMI2.21
<tb>
<tb> 500 <SEP> 33 <SEP> 2 <SEP> 38,4 <SEP> 16
<tb>
EMI2.22
12,0 5 ,7 500 43 ,9 53 ,0 11 12 ,0 6,
0 ordinaire - 70 ,0 1 1/2 12 A 7,5 500 41,4 55 ,6 5 1/z
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TABLEAU 3 (suite)
EMI3.1
<tb>
<tb> % <SEP> Sn <SEP> % <SEP> Al <SEP> Température <SEP> Charge <SEP> d'épreuve <SEP> Résistance <SEP> Allongement
<tb> de <SEP> l'essai <SEP> à <SEP> 0.2% <SEP> finale <SEP> à <SEP> en <SEP> de <SEP>
<tb> C <SEP> la <SEP> traction <SEP> 4VA
<tb> 17,0 <SEP> 4,5 <SEP> ordinaire- <SEP> 62,6 <SEP> 1 <SEP> 1/2 <SEP>
<tb> 500 <SEP> 38,0 <SEP> 48,1 <SEP> 15
<tb> 17,0 <SEP> 5,7 <SEP> 500 <SEP> 40 <SEP> ,5 <SEP> 49 <SEP> ,4 <SEP> -
<tb> 17 <SEP> ,0 <SEP> 6,0 <SEP> ordinaire <SEP> 59,9 <SEP> 72 <SEP> ,5 <SEP> 4
<tb> 22,5 <SEP> 4,5 <SEP> 500 <SEP> 39,0 <SEP> 53 <SEP> ,
1 <SEP> 6 <SEP> I/2 <SEP>
<tb>
TABLEAU 40
EMI3.2
<tb>
<tb> % <SEP> Sn <SEP> %AI <SEP> Température <SEP> Charge <SEP> Déformation <SEP> Déformation <SEP> plastique
<tb> de <SEP> l'essai <SEP> plastique <SEP> résiduelle <SEP> en <SEP> % <SEP>
<tb> C <SEP> sous <SEP> charge <SEP> Après <SEP> Après
<tb> en <SEP> % <SEP> 100 <SEP> heures <SEP> 300 <SEP> heures
<tb> 21,7 <SEP> - <SEP> 400 <SEP> 25 <SEP> 0,03 <SEP> 0 <SEP> ,032 <SEP> 0,049
<tb> 400 <SEP> 30 <SEP> 0 <SEP> ,07 <SEP> 0 <SEP> ,0 <SEP> 64 <SEP> 0 <SEP> ,093 <SEP>
<tb> 6,3 <SEP> 5,7 <SEP> 300 <SEP> 35 <SEP> 0,67 <SEP> 0,008 <SEP> 0,009
<tb> 400 <SEP> 25 <SEP> 0,02 <SEP> 0,013 <SEP> 0,019
<tb> 400 <SEP> 35 <SEP> 1,67 <SEP> 0,086 <SEP> -
<tb> 17 <SEP> ,4 <SEP> 5,3 <SEP> 400 <SEP> 28 <SEP> 0 <SEP> ,009 <SEP> 0,044 <SEP> 0,067
<tb> 400 <SEP> 30 <SEP> 0,013 <SEP> 0,
096 <SEP> -
<tb>
L'étain et l'aluminium élèvent tous deux la température de transition du titane et stabilisent ainsi sa forme alpha. Contrairement à de nombreux alliages alpha-bêta dans lesquels la fragilisation dépend de la vitesse de refroidissement dans la région alpha + bêta, les alliages alpha de la présente invention n'ont aucune tendance à devenir fragiles ou cassants quelle que soit la vitesse de refroidissement, et on dispose ainsi d'une gamme plus étendue de températures de travail. En outre .% pour la même raisonles alliages suivant l'invention peuvent être facilement soudés et ne deviennent pas plus fragiles dans la zone affectée par la chaleur.
Les alliages binaires peuvent être facilement travaillés à chaud. Les températures varient entre 800 C environ pour une teneur en étain pouvant atteindre 20% puis augmentent avec la teneur en étain jusqu'à 1000 C environ pour 30% d'étain. Dans le cas d'alliages ternaires, la facilité du travail à chaud diminue lorsque la teneur en aluminium augmente.
Les alliages de l'invention ont une bonne résistance à l'oxydation. Jusque des températures de l'ordre de 500 C ils sont très résistants et à 500 C par exemple, il ne se forme qu'une légère pellicule superficielle après 1000 heures déposition. A des températures de 800 C ou davantage, les alliages s'oxydent plus rapidement que le titane pur:. dans le cas des alliages ternaires, en particulier lorsque le rapport entre l'étain et l'aluminium dépasse 1 1. Lorsque le rapport entre l'étain et l'aluminium dépasse 4. si l'oxydation est si rapide qu'il ne se forme pas de couche superficielle durcie par diffusion d'oxygène ou d'azote dans la matièreo