Plaque de titane Eli Ti-6al-4V grade 5

Le Ti-6Al-4V, également connu sous le nom de TC4, est un alliage composé de 90 % de titane (Ti), 6 % d'aluminium (Al) et 4 % de vanadium (V).Il est nettement plus résistant que le titane pur en raison de plusieurs facteurs clés :

1. Éléments d'alliage : L'ajout d'aluminium et de vanadium dans l'alliage Ti-6Al-4V introduit des mécanismes de renforcement de la solution solide et de durcissement par précipitation.L'aluminium forme une solution solide avec le titane, augmentant ainsi la résistance du matériau.Le vanadium forme des précipités dans la matrice de titane, renforçant ainsi l'alliage.Ces éléments d'alliage améliorent la résistance et la dureté globales du Ti-6Al-4V par rapport au titane pur.

2. Structure cristalline : Le titane pur a une structure cristalline hexagonale compacte (HCP), ce qui limite sa capacité à subir une déformation plastique.En revanche, le Ti-6Al-4V possède un mélange de structures cristallines HCP et cubiques centrées sur le corps (BCC) en raison de la présence d'éléments d'alliage.Cette microstructure à deux phases permet une plus grande ductilité et un comportement de déformation amélioré, conduisant à une résistance et une ténacité accrues.

3. Contrôle de la taille des grains : les éléments d'alliage de l'alliage Ti-6Al-4V aident à contrôler la taille des grains pendant le processus de fabrication.Des granulométries plus petites contribuent à augmenter la résistance et la dureté.L'ajout d'aluminium et de vanadium permet d'affiner la structure du grain, ce qui donne un matériau plus résistant que le titane pur.

4. Renforcement de la solution solide : Le mécanisme de renforcement de la solution solide se produit lorsque des éléments d'alliage sont dissous dans la matrice de titane, créant des distorsions du réseau et entravant le mouvement des dislocations.Les atomes d'aluminium et de vanadium de l'alliage Ti-6Al-4V forment une solution solide avec le titane, augmentant ainsi la résistance et la dureté du matériau.

5. Durcissement par précipitation : La présence de vanadium dans l’alliage Ti-6Al-4V permet un durcissement par précipitation.Lors du traitement thermique, les atomes de vanadium forment des précipités dans la matrice de titane, ce qui renforce encore l'alliage en empêchant le mouvement de dislocation et en augmentant la résistance du matériau à la déformation.

Dans l'ensemble, la combinaison d'éléments d'alliage, de structure cristalline, de contrôle de la taille des grains et de mécanismes de renforcement de solution solide et de durcissement par précipitation dans l'alliage Ti-6Al-4V améliore considérablement sa résistance par rapport au titane pur.Cela fait du Ti-6Al-4V un choix privilégié dans les applications où une résistance élevée, une résistance à la corrosion et un poids léger sont requis, telles que les industries aérospatiale, automobile et biomédicale.