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équation[3] : Capacité thermique du solide (phase α) en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 298 à 700 K. Valeurs calculées : 25,24 J·mol-1·K-1 à 25 °C.
T (K)
T (°C)
Cp
Cp
298
24,85
25,23
0,5272
324,8
51,65
25,75
0,538
338,2
65,05
25,98
0,5428
351,6
78,45
26,19
0,5472
365
91,85
26,39
0,5514
378,4
105,25
26,58
0,5553
391,8
118,65
26,76
0,559
405,2
132,05
26,92
0,5625
418,6
145,45
27,08
0,5658
432
158,85
27,23
0,5689
445,4
172,25
27,37
0,5718
458,8
185,65
27,51
0,5746
472,2
199,05
27,63
0,5773
485,6
212,45
27,75
0,5798
499
225,85
27,87
0,5822
T (K)
T (°C)
Cp
Cp
299,68
26,53
25,27
0,5279
299,58
26,43
25,27
0,5279
299,49
26,34
25,27
0,5278
552,6
279,45
28,28
0,5909
566
292,85
28,38
0,5928
579,4
306,25
28,47
0,5947
592,8
319,65
28,55
0,5965
606,2
333,05
28,63
0,5982
619,6
346,45
28,71
0,5998
633
359,85
28,79
0,6014
646,4
373,25
28,86
0,603
659,8
386,65
28,93
0,6045
673,2
400,05
29
0,6059
686,6
413,45
29,07
0,6073
700
426,85
29,14
0,6087
équation[3] : Capacité thermique du solide (phase α) en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 700 à 1 700 K. Valeurs calculées :
T (K)
T (°C)
Cp
Cp
700
426,85
29,13
0,6087
766,67
493,52
29,29
0,6119
800
526,85
29,47
0,6157
833,33
560,18
29,73
0,6211
866,67
593,52
30,06
0,6279
900
626,85
30,45
0,6362
933,33
660,18
30,92
0,646
966,67
693,52
31,46
0,6573
1 000
726,85
32,07
0,6701
1 033,33
760,18
32,76
0,6843
1 066,67
793,52
33,51
0,7001
1 100
826,85
34,33
0,7173
1 133,33
860,18
35,23
0,736
1 166,67
893,52
36,2
0,7562
1 200
926,85
37,23
0,7778
T (K)
T (°C)
Cp
Cp
704,17
431,02
29,14
0,6087
703,92
430,77
29,14
0,6087
703,7
430,55
29,14
0,6087
1 333,33
1 060,18
42,09
0,8794
1 366,67
1 093,52
43,48
0,9084
1 400
1 126,85
44,95
0,939
1 433,33
1 160,18
46,48
0,9711
1 466,67
1 193,52
48,09
1,0046
1 500
1 226,85
49,76
1,0396
1 533,33
1 260,18
51,51
1,0761
1 566,67
1 293,52
53,33
1,1141
1 600
1 326,85
55,22
1,1536
1 633,33
1 360,18
57,18
1,1946
1 666,67
1 393,52
59,21
1,237
1 700
1 426,85
61,31
1,2809
équation[3] : Capacité thermique du solide (phase β) en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 298 à 1 939 K. Valeurs calculées : 23,94 J·mol-1·K-1 à 25 °C.
T (K)
T (°C)
Cp
Cp
298
24,85
23,94
0,5001
407,4
134,25
24,74
0,5169
462,1
188,95
25,07
0,5238
516,8
243,65
25,38
0,5303
571,5
298,35
25,68
0,5365
626,2
353,05
25,97
0,5426
680,9
407,75
26,26
0,5487
735,6
462,45
26,56
0,5548
790,3
517,15
26,86
0,5611
845
571,85
27,16
0,5675
899,7
626,55
27,48
0,5741
954,4
681,25
27,81
0,581
1 009,1
735,95
28,16
0,5882
1 063,8
790,65
28,52
0,5957
1 118,5
845,35
28,89
0,6036
T (K)
T (°C)
Cp
Cp
304,84
31,69
24
0,5013
304,44
31,29
23,99
0,5013
304,08
30,93
23,99
0,5012
1 337,3
1 064,15
30,61
0,6396
1 392
1 118,85
31,1
0,6498
1 446,7
1 173,55
31,62
0,6607
1 501,4
1 228,25
32,17
0,6721
1 556,1
1 282,95
32,75
0,6842
1 610,8
1 337,65
33,36
0,697
1 665,5
1 392,35
34,01
0,7105
1 720,2
1 447,05
34,69
0,7247
1 774,9
1 501,75
35,41
0,7397
1 829,6
1 556,45
36,17
0,7556
1 884,3
1 611,15
36,97
0,7723
1 939
1 665,85
37,81
0,7898
47,236 94J·mol-1·K-1 (liquide,1 939 à 3 630,956 °C)[3]
équation[3] : Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 3 630,956 à 6 000 K. Valeurs calculées :
H250 : S'enflamme spontanément au contact de l'air P222 : Ne pas laisser au contact de l’air. P231 : Manipuler sous gaz inerte. P422 : Stocker le contenu sous …
Le titane est découvert en 1790 par le révérendWilliam Gregor[8], minéralogiste et pasteur britannique. En analysant des sables de la rivière Helford dans la vallée de Menachan enCornouailles, il isole ce qu'il nomme dusable noir, connu aujourd'hui sous le nom d'ilménite. À la suite de plusieurs manipulations physico-chimiques (extraction du fer par des procédés magnétiques et traitement du résidu par de l'acide chlorhydrique), il produit un oxyde impur d'un métal inconnu. Il nomme cet oxydemenachanite.Indépendamment de cette découverte, en 1795[9],Martin Heinrich Klaproth, professeur de chimie analytique à l'université de Berlin, identifie le même métal. Alors qu'il analyse les propriétés duschörlite rouge, aujourd'hui désigné par le nom derutile, il conclut que le minerai contient un métal inconnu identique à celui de Gregor. Il lui donne le nom de « Titane », tiré de lamythologie grecque, d'après lesTitans, en ignorant totalement ses propriétés physico-chimiques. C'estBerzelius qui l'isole en 1825[9].
Il faut attendre plus d'un siècle après la découverte de Gregor pour que l'AméricainMatthew Albert Hunter, chercheur à l'Institut polytechnique Rensselaer àTroy, soit capable, en 1910, de produire du titane pur à 99 %. Les premières obtentions de titane par Hunter ne sont pas suivies de développement industriel pendant plusieurs années.
La production d'éponge de titane aux États-Unis passe de 75short ton en 1950 à 14 000 en 1956. La moitié de la production américaine de cette année-la est utilisée pour la fabrication des turboréacteursPratt & Whitney J57[10].
son existence sous des formes et des types de produits très variés : lingots, billettes, barres, fils, tubes,brames, tôles,feuillard ;
sa valeur de susceptibilité magnétique (1,8 à 2,3 × 10−4) très inférieure à celle du fer (3 × 105), qui en fait un matériau avantageux en cas de diagnostic parIRM grâce à la diminution des artefacts ;
son coefficient de dilatation, légèrement inférieur à celui de l'acier, qui est moitié moindre que celui de l'aluminium. On prendra pour valeur moyenne un coefficient de dilatation de 8,5 × 10−6K−1 ;
On trouve le titane sous la forme de 5 isotopes dans la nature :46Ti,47Ti,48Ti,49Ti,50Ti. Le48Ti représente l'isotope majoritaire avec une abondance naturelle de 73,8 %. 21 radioisotopes ont été observés ; le plus stable, le44Ti, possède unedemi-vie de63 ans.
Le titane peut se trouver sous plusieurs états d'oxydation comme de nombreux métaux de transition. Il possède donc plusieurs oxydes correspondant à ces degrés d'oxydation :
La couche d'oxyde très adhérente et dure explique la longévité de pièces en titane soumises aux chocs de particules en suspension dans les fluides. Cet effet est amplifié par la capacité qu'a cette couche de se régénérer. L'érosion dans l'eau de mer est augmentée par un débit plus élevé ou une granulométrie plus faible.
Jusqu'à ce jour, aucune solution satisfaisante n'a encore été mise au point[pas clair]. On a essayé principalement l'oxydation, lanitruration, la boruration et la carburation. On se heurte à de nombreuses difficultés technologiques de réalisation et d'adhérence. De plus, les traitements de surface du titane, modifiant la nature ou la structure de la surface, ne sont à employer qu'avec la plus grande prudence et après une étude approfondie de leur influence ; ils ont généralement un effet néfaste plus ou moins prononcé sur la résistance et la fatigue.
Le titane est un métal extrêmement oxydable. Dans la série des potentiels électrochimiques standard, il se place au voisinage de l'aluminium, entre le magnésium et le zinc. Il n'est donc pas unmétal noble, son domaine de stabilité thermodynamique ne présente, en effet, aucune partie commune avec le domaine de stabilité thermodynamique de l'eau et est situé fortement au-dessous de ce dernier.L'une des causes de la résistance à la corrosion du titane est le développement d'une couche protectrice passivante de quelques fractions de micromètre, constituée majoritairement d'oxyde TiO2, mais il est reconnu qu'elle peut contenir d'autres variétés.Cette couche est intègre et très adhérente. En cas de rayure de la surface, l'oxyde se reforme spontanément en présence d'air ou d'eau. Il y a donc inaltérabilité du titane dans l'air, l'eau et l'eau de mer. De plus, cette couche est stable sur une large gamme depH, depotentiel et de température.
Des conditions très réductrices, ou des environnements très oxydants, ou encore la présence d'ions fluor (agent complexant), diminuent le caractère protecteur de cette couche d'oxyde ; les réactifs d'attaque pour relever les micrographies sont le plus souvent à base d'acide fluorhydrique. Lors d'une réaction par cet acide, il y a formation de cation titane (II) et (III).La réactivité des solutions acides peut néanmoins être réduite par l'adjonction d'agents oxydants et/ou d'ions lourds métalliques. L'acide chromique ou nitrique et les sels de fer, nickel, cuivre ou chrome sont alors d'excellents agents inhibiteurs. Cela explique pourquoi le titane peut être utilisé dans des procédés industriels et des environnements où les matériaux conventionnels se corroderaient.
On peut bien entendu modifier les équilibres électrochimiques par adjonction d'éléments d'addition qui réduisent l'activité anodique du titane ; cela conduit à améliorer la tenue à la corrosion. Selon les desiderata de modifications, on ajoute des éléments spécifiques. Une liste non exhaustive de quelques adjuvants classiques est reprise ci-dessous :
déplacement du potentiel de corrosion et renforcement du caractère decathode : adjonction deplatine,palladium ourhodium ;
accroissement de la stabilité thermodynamique et réduction de la propension à la dissolution anodique : adjonction denickel,molybdène outungstène ;
Le titane est très peu sensible aux modes particuliers de corrosion tels que la corrosion caverneuse ou la corrosion par piqûre. Ces phénomènes ne sont observés qu'en cas d'utilisation dans un domaine proche d'une limite pratique de tenue à la corrosion générale.Les risques de corrosion sous contrainte apparaissent dans les conditions suivantes :
à froid dans l'eau de mer (en présence dentailles aiguës seulement) ;
dans certains milieux particuliers tels que le méthanol anhydre ;
à chaud, en présence de NaCl fondu.
Les deux structures allotropiques se distinguent au niveau de la résistance à ce dernier type de corrosion ; le titane α y est fort sensible alors que le β quasiment pas.
Ce procédé sert à isoler le titane ou lezirconium par formation réversible d'iodure volatil et dépôt du métal par pyrolyse sur un filament detungstène.
Depuis le début de sa mise en exploitation industrielle en 1945, le procédé Kroll n'a pas subi d'évolution notable dans son principe physico-chimique mais son rendement a été amélioré.
Leprocédé de Hunter(en) est similaire au procédé de Kroll à la différence près que le magnésium est remplacé par du sodium dans la réduction du tétrachlorure de titane.
L'éponge de titane est ensuite broyée avant d'être utilisé en granules de1 à 50mm[12].
Une fois l'éponge obtenue, on la broie afin d'obtenir des copeaux de titane. Ce lot est ensuite homogénéisé dans un mélangeur soit sousgaz neutre soit sous aspiration violente, de manière à prévenir toute inflammation des particules fines de titane (particules d'une centaine de micromètres) pouvant conduire à la formation d'oxynitrure de titane fragilisant et insoluble dans le bainliquide. Le lot homogène est ensuite introduit dans la matrice d'une presse où il est comprimé à froid, sous forme de cylindre dense appelé compact. La densité relative du compact autorise alors toute manutention en vue de constituer uneélectrode par empilement de ces compacts, étage par étage, et soudage entre eux parplasma ou faisceau d'électrons. On fabrique ainsi une électrode primaire.
Lelingot de titane pur à 99,9 % peut finalement être obtenu par différentes techniques de fusion :
La fusion sous vide par électrode consommable ou VAR (Vacuum Arc Reduction(en)) : les électrodes de titane sont fusionnées par refusion à l'arc sous vide. Cela revient à créer un arc électrique de faibletension et hauteintensité (30 à 40 V ; 20 000 à 40 000 A) entre le bas de l'électrode de titane et uncreuset encuivre refroidi par eau. Le bas de l'électrode s'échauffe et sa température passe au-delà du liquidus ; les gouttelettes de métal tombent alors dans un puits liquide contenu dans une gaine de métal que l'on nomme la peau du lingot. On refond ainsi le lingot plusieurs fois selon la pureté désirée. À chaque refusion, on augmente le diamètre des lingots ; ces derniers pèsent couramment entre 1 et 10 tonnes et ont un diamètre de 0,5 à 1 mètre ;
La fusion à foyer froid par faisceau d'électron ou EB (Electron Beam) ;
La fusion à foyer froid par faisceau plasma ou PAM (Plasma Arc Melting) ;
La fusion par induction ou ISM (Induction Skull Melting).
Pour fabriquer un lingot de titane pur, la matière fondue peut être soit exclusivement de l'éponge, soit un mélange d'éponge et de déchet de titane (scrap), soit exclusivement du déchet de titane. Les lingots d'alliage de titane sont obtenus en mélangeant à la matière titane les éléments d'addition, comme le vanadium et l'aluminium, pour obtenir après fusion l'alliage souhaité. L'alliage le plus couramment utilisé est le TiAl6V4. Il représente à lui seul plus de la moitié de l'utilisation d'alliages de titane dans le monde[13].
En fonction des techniques de fusion utilisées et selon les besoins en termes d'homogénéité des produits obtenus, le cycle de production peut comprendre deux, voire trois fusions successives du même lingot.
Lorsqu'il est sous forme métallique divisée le titane est très inflammable, mais on considère généralement que les sels de titane sont sans danger. Les composés chlorés comme le TiCl4 et le TiCl3 sont corrosifs. Le titane peut s'accumuler dans les tissus vivants qui contiennent dusilicium, mais il ne possède aucun rôle biologique connu.
On trouve du titane dans lesmétéorites, dans le Soleil et dans les étoiles, ses raies sont bien marquées pour lesétoiles de type M. Les roches rapportées de laLune par la missionApollo 17 sont composées à 12,1 % de TiO2. On en trouve également dans lecharbon, les plantes et même dans le corps humain.
SurTerre, le titane n'est pas une substance rare. Il est le neuvième élément le plus abondant dans la croûte terrestre, et le cinquième métal le plus abondant[15], sa teneur moyenne y est de 0,63 %. Seuls les éléments suivants y ont plus d'atomes, par ordre décroissant : l'oxygène, lesilicium, l'aluminium, lefer, l'hydrogène, lecalcium, lesodium, lemagnésium et lepotassium.
La plupart des minéraux, roches et sols contiennent de petites quantités de titane. On dénombre87minéraux ouroches contenant au moins 1 % de titane. Lesminerais riches en titane sont par contre très peu nombreux, à savoir, l'anatase (TiO2), labrookite (TiO2), l'ilménite (FeTiO3) et ses altérations par carence de fer : leleucoxène, lapérovskite (CaTiO3), lerutile (TiO2), lasphène outitanite (CaTiO(SiO4)) et latitanomagnétite (Fe(Ti)Fe2O4).
La majorité du titane sur Terre se trouve sous forme d'anatase ou de titanomagnétite, mais ces derniers ne peuvent être exploités avec les technologies actuelles de manière rentable. Seuls l'ilménite, le leucoxène et le rutile sont intéressants économiquement, étant donné la facilité avec laquelle ils peuvent être traités.
La réserve mondiale totale, à savoir celle qui n'est pas encore technologiquement et économiquement exploitable, est estimée à2 milliards de tonnes.Les réserves prouvées de rutile et d'ilménite, calculées en pourcentage de TiO2 utilisable et technologiquement extractible en 2005, sont estimées à600 millions de tonnes.
Répartition des réserves exploitables d'oxyde de titane en 2005.
Source :U.S. Geological Survey,
Principaux producteurs d'oxyde de titane en 2003, Chiffres de2003, en milliers de tonnes de dioxyde de titane[16] :
Évolution du prix du titane sur le marché mondial entre 1987 et 2002.
Le nombre de producteurs de titane à haute pureté est très limité et est concentré dans les régions à forte demande intérieure. En effet, le titane étant un matériau stratégique pour les secteursaéronautique,énergétique et militaire, les gouvernements des pays industrialisés ont organisé leur propre industrie de production. L'émergence récente de production enChine et enInde dans le cadre des plans pluriannuels de développement de l'industrie de défense, confirme cette analyse. Le fait que cette industrie soit destinée en premier lieu à satisfaire des besoins intérieurs stratégiques explique en partie le flou de l'information sur les capacités réelles de production.
Le développement de l'industrie dans le monde libéral a permis aux producteurs occidentaux d'accroître leur offre jusqu'à l'arrivée des producteurs des pays de l'ex-URSS. On peut considérer que le niveau des prix du marché, avant 1990, était principalement basé sur les coûts de production des pays occidentaux (États-Unis, Europe de l'Ouest,Japon) et sur le positionnement par spécialisation de produit de ces fournisseurs aboutissant à un certainlobbying.L'arrivée sur le marché des producteurs russes, ukrainiens et, à plus long terme, chinois marque de nouvelles étapes dans l'évolution dumarché du titane.
Ainsi, une pression sur les prix s'exerce pour gagner des parts sur le marché actuellement dominé par les États-Unis et le Japon. Cette pression se caractérise par une baisse des prix que les coûts de production rendent possible.Et, par le jeu de la concurrence, la diversification de l'offre peut contribuer à briser le positionnement par spécialisation de produit.
Ledioxyde de titane est la forme la plus communément utilisée du titane (95% du minerai exploité en 2017)
Environ 95 % du minerai de titane est destiné au raffinement en dioxyde de titanedioxyde de titane TiO2 (anatase)[17], qui est un pigment important utilisé à la fois dans les peintures domestiques et les pigments des artistes, les matières plastiques, le papier, les médicaments…
Il résiste à la décoloration au soleil, il est très opaque, a un bon pouvoir couvrant et est assez résistant au temps. il confère une couleur blanche pure et brillante aux produits chimiques bruns ou gris qui forment la majorité des plastiques ménagers[18]. Dans la nature, ce composé se trouve dans les minérauxanatase,brookite etrutile. La peinture fabriquée avec du dioxyde de titane résiste bien à des températures élevées et aux agressions corrosives des environnements marins. Le dioxyde de titane pur a unindice de réfraction très élevé et unedispersion optique supérieure à celle dudiamant. En plus d'être un pigment très important, le dioxyde de titane est également utilisé dans les écrans solaires. Les peintures à base de titane sont de très bons réflecteurs desinfrarouges, et sont donc très utilisées par lesastronomes. L'usage du titane en tant que pigment présente l'inconvénient de disperser la ressource à de faibles concentrations, ce qui rend sa récupération et son recyclage quasiment inenvisageable.
Autrefois réputé cher à cause de sa valeur d'achat, le titane métallique est de plus en plus considéré comme économique dans les coûts d'exploitation. La clé du succès pour sa rentabilité réside au maximum dans l'utilisation de ses propriétés et caractéristiques uniques dès la conception, plutôt que de les substituerex abrupto à un autre métal. Les coûts d'installation et d'exploitation des tubes de forage en titane dans des exploitations pétrolières offshore sont jusqu'à deux fois plus bas qu'avec la référence acier.En effet, d'une part, la résistance à la corrosion évite les opérations de revêtement des tubes et permet des durées de vie trois à cinq fois supérieures à l'acier, et, d'autre part, la valeur élevée de sa résistance spécifique permet de réaliser des tubes fins et ultra légers.Cet exemple photographique montre à souhait que le titane, initialement employé dans le domaine aéronautique, touche de plus en plus de segments d'utilisation.
Les domaines de l'aéronautique et de l'aérospatiale constituent la première des applications historiques du titane. Dans ce secteur on utilise totalement ses caractéristiques spécifiques.
De nos jours, le titane constitue6 à 9 % de la masse desavions. On en trouve tout d'abord sous forme de pièces forgées.Quant aux pièces coulées, leurs moules en céramique convenant aux pièces détaillées (aéronautique) sont obtenus par procédé de cire perdue au départ de moules en acier ou au départ de pièces imprimées en 3D. Les moules en sable comprimé conviennent aux grosses pièces (pompes, canons, industrie nucléaire…). La coulée se fait sous vide par gravité ou, bien mieux, centrifugation.Il existe des procédés d'impression 3D directs au départ de poudre de titane.On en fait aussi des écrous et boulons.Le titane sert aussi à fabriquer des éléments de moteurs, à savoir les étages basse et haute pression à moyennes températures : disques de compresseurs, aubes de compresseurs, carters structuraux, carter Fan, aubes Fan, « torque tubes » des éléments de freinage des roues, etc. ; la température maximale d'utilisation étant limitée à600 °C.
Dans le domaine spatial, ce matériau est utilisé pour les éléments dumoteur Vulcain d'Ariane 5 en contact avec le mélangeH2 /O2 et sa combustion ; les rouets centrifuges sont ainsi soumis à des températures cryogéniques d'un côté (température H2 liquide) et à celles de la combustion de l'autre. Il sert aussi de réservoir aux gaz de propulsion pour lessatellites grâce à ses bonnes propriétés cryogéniques et à sa résistance à la corrosion des gaz propulseurs. Enfin, comme c'est un métal faiblement soumis au magnétisme, il est embarqué sur les stations spatiales sous forme d'outil. Ceux-là mêmes qui, en apesanteur, évoluent près des appareillages électriques, électroniques, sans risque d'être générateurs d'arcs et de perturbations électromagnétiques[a].
De plus, il est désormais utilisé pour fabriquer les ailettes des lanceurs réutilisablesFalcon 9 deSpaceX, sa grande résistance thermique permet aux ailettes de servir plusieurs fois sans maintenance.
L'Union européenne importe chaque année environ 70 000 tonnes de titane, dont les deux tiers à destination de l'industrie aéronautique et spatiale. La Russie est la première source d'approvisionnement en titane de l'aéronautique mondiale par l'intermédiaire de l'entrepriseVSMPO-AVISMA. Le géant russe détient 25 à 30 % du marché mondial. D'une manière générale, dans le secteur aéronautique, 50 % du titane est importé de Russie. La société russe est même le premier fournisseur d'Airbus comme deSafran, avec des accords à long terme[19].
Le secteur de lachimie, au sens large du terme, constitue le second secteur d'activité où le titane est présent.
Ainsi, on retrouve des tubes en titane dans de nombreux condenseurs, où sa résistance à la corrosion et à l'abrasion permet des durées de vie élevées.
Il sert également, sous forme de réacteurs dans les raffineries (résistance à H2S et CO2) et pour le blanchiment de la pâte à papier (résistance auCl).
AuJapon, il est également utilisé dans le traitement des eaux en raison de sa bonne résistance à la corrosion, ainsi qu'aux agents biologiques.
On l'emploie commeblindage (navires, véhicules, cockpit des avions de chasse) où ses propriétés mécaniques et sa résistance à la corrosion et au feu sont mises en avant. AuxÉtats-Unis, on est même allé jusqu'à concevoir des véhicules légers, dont la carrosserie en titane possède une résistance spécifique inégalable et facilite le transport parhélicoptère.
Mais la plus spectaculaire des utilisations est, bien sûr, la réalisation de plusieurssous-marins nucléaires par les Russes comme laclasse Alfa dont lacoque entière est en titane. L'avantage du titane, dans ce cas, est double :
sa grande résistance permet au sous-marin d'atteindre de plus grandes profondeurs ;
le titane étantamagnétique, le sous-marin échappe aux détections satellitaires qui utilisent les changements ponctuels duchamp magnétique terrestre créés par les coques en aciers. (Cette méthode est devenue obsolète à cause de l'adjonction de circuits électroniques spécialisés qui rendent imperceptible la signature magnétique d'un sous-marin)[20].
Ainsi, le titane est considéré comme l'une des huit matières premières stratégiques indispensables en temps de guerre comme en temps de paix[b].
Le défaut majeur de ces coques est leur prix, dû au titane ainsi qu'à la difficulté de le souder.
Plaque de titane utilisée pour la fixation d'une fracture du poignet
On dispose actuellement d'un retour d'expérience d'une petite cinquantaine d'années d'utilisation dans le domaine médical (premiers implants dentaires en titane posés en 1964 par lePrPer-Ingvar Brånemark). Son emploi s'est développé en raison de son caractère biocompatible. En effet, l'os adhère spontanément au titane ce qui en fait un matériau privilégié pour la réalisation de prothèses. En plus de cet aspect biocompatible, le titane est mécanocompatible. Son intérêt réel pour la chirurgie et l'ostéosynthèse reste toutefois à démontrer.
Le titane a aussi fait une percée importante dans le domaine de l'odontologie où il sert d'implant dans l'os pour les supports de prothèses ainsi que pour la confection d'infrastructures prothétiques appelées « chapes » ou « armatures » dans le jargon duprothésiste dentaire et duchirurgien-dentiste. Le NiTi est aussi utilisé enendodontie sous forme de petites limes super-élastiques servant à instrumenter les canaux dentaires pour les dévitalisations et en orthodontie où ses propriétés demémoire de forme et d'élasticité en font un matériau de choix pour la fabrication des arcs qui permettent de corriger la position des dents.
Il faut signaler l'apparition d'outillage en titane pour la chirurgie, comme les forets creux refroidis à l'eau. À l'inverse de l'acier, tout débris d'outil en titane pouvant rester dans le corps n'occasionnera pas d'infection postopératoire, du fait de sabiocompatibilité.
Le titane est également utilisé, notamment aux États-Unis, dans les circuits secondaires de réacteurs nucléaires afin de minimiser le nombre d'arrêts de tranches qui sont extrêmement coûteux.Il faut aussi noter son utilisation dans lagéothermie sous forme de canalisations et de carters et dans les échangeurs de chaleur (tubes droits ou en U), toujours pour sa tenue à la corrosion et sa résistance à l'érosion.Enfin grâce à sa résistance spécifique mécanique élevée, on en utilise dans les turbines génératrices de vapeur sous forme d'aubes ; dans ce cas, on réduit fortement les arrêts de centrale dus aux ruptures d'aubes.
Un nouveau secteur d'application semble bien être la construction automobile. Ce sont surtout les marques allemandes, japonaises et américaines qui introduisent des pièces de titane dans les voitures de tourisme. Ce qui est recherché est l'allégement des structures visant à réduire à la fois les émanations du moteur et le bruit ; on trouve ainsi des soupapes, desressorts et desbielles en titane.
Le cas des ressorts est typique d'une bonne utilisation des propriétés du titane : comme sonmodule de Young est deux fois plus faible que celui de l'acier, il faut deux fois moins de spires ; comme il est deux fois moins dense que l'acier, le ressort est quatre fois plus léger, et il faut deux fois moins de place pour le loger dans la suspension. Si on ajoute à cela qu'il a une durée de vie quasi illimitée, même sur les routes à haut degré de salinité, on comprend l'intérêt de l'industrie automobile.
Le titane est utilisé comme dopant pour la réalisation du milieu amplificateur de lasers accordables (typelaser titane-saphir). L'intérêt du titane pour unlaser accordable est que c'est unmétal de transition avec une couche 3d électrostatiquement peu écrantée, ce qui conduit a des amplificateurs optiques saphir dopé titane avec une courbe de gain très large, et donc une grande accordabilité en fréquence.
Dans un tout autre domaine de l'optique, le titane est utilisé depuis 1981[21] pour réaliser des montures de lunettes, pour lesquelles il offre une bonne combinaison en résistance, flexibilité et légèreté, tout en étant bien biocompatible.
Grâce à sa biocompatibilité exceptionnelle, le titane est également utilisé lors de la réalisation de bijoux corporels tels que lespiercings. Il est largement privilégié pour éviter toutes réactions cutanées des peaux les plus sensibles, notamment les réactions au nickel, souvent présent dans l'acier inoxydable[22].
Le titane est utilisé dans lecyclisme pour construire des cadres haut de gamme d'une légèreté égale aucarbone et aussi résistants que l'acier.
Il est utilisé dans le domaine de latrottinette freestyle pour construire des pièces (plus particulièrement des guidons) plus légères et particulièrement résistantes aux chocs.
Il est utilisé enalpinisme pour construire desmousquetons, pratiques pour leurs propriétés à des températures cryogéniques.
Letétrachlorure de titane est utilisé pour iriser le verre, et comme écran de fumée car il fume beaucoup au contact de l'air.
Il est utilisé en céramique dans la préparation de certains émaux.
Son côté inerte et sa couleur agréable en font un métal courant pour les bijoux depiercing ; la coloration du titane par anodisation est actuellement largement utilisée en bijouterie artisanale[24] ;
Il est utilisé enarchitecture comme matériau de recouvrement. Ses propriétés de résistance à la corrosion mais surtout sa faculté, par anodisation thermique, à se couvrir d'une couche d'oxyde extrêmement résistante, pouvant prendre toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, en font un matériau de choix (exemple dumusée Guggenheim àBilbao ou de la sculptureThe Shoal àLondres).
Il est utilisé enpyrotechnie, soit en mélange sous forme de copeaux avec la poudre noire pour produire des étincelles blanches, soit en complément de perchlorates pour provoquer de fortes explosions : par exemple un « marron d'air titanium » n'est autre qu'une bombe de feu d'artifice qui produit un éclair blanc avec une forte détonation.
Échangeurs de chaleur pour la production d'énergie (centrales conventionnelles et nucléaires)
Utilisation dans la fabrication d'armures de type médiéval pour la pratique du combat réel ditbéhourd, les caractéristiques du titane donnant un gain de résistance et de légèreté considérable face à des armures classiques en acier (armure complète en titane : environ 15 kg, contre 30 pour l'acier).
↑Selon les expérimentations effectuées sur des plates-formes de montage, notamment russes, françaises et américaines, et, par extrapolation et appropriation des technologies russes embarquées dans l'espace interplanétaire, par certaines industries japonaises.
↑Avec le germanium (électronique avancée) ; magnésium (explosifs) ; platine (contacts aussi conducteurs que l'or pour l'aviation, circuits avec contacts rapides) ; mercure (chimie nucléaire, instruments de mesure) ; molybdène (acier) ; cobalt (chimie nucléaire) ; colombium (alliages spéciaux extrêmement rares). (Christine Ockrent,comte de Marenches,Dans le secret des princes, éd. Stock, 1986,p. 193.)
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