TITANE
Le titane est l'élément chimique de symbole Ti, de numéro atomique 22 et de poids atomique 48. Il appartient au groupe IVb de la classification périodique. Il fut découvert par William Gregor en 1791 et dénommé par Martin Heinrich Klaproth en 1795.
C'est le neuvième élément par ordre d'abondance dans la croûte terrestre, et la plupart des roches éruptives ou sédimentaires en contiennent. La première utilisation industrielle semble être un additif, parfois en quantité notable, aux fontes et aciers sous forme de ferrotitane au début du xxe siècle. Ce métal fut une curiosité de laboratoire jusqu'en 1936, date à laquelle Wilhelm J. Kroll montra que le titane ductile pouvait être produit industriellement par réduction de tétrachlorure de titane par le magnésium.
C'est un métal blanc à l'éclat métallique qui présente une densité égale à 4,5, une résistance mécanique assez faible associée à une grande ductilité et une bonne résistance à la corrosion. Ses caractéristiques mécaniques sont fortement augmentées par l'addition d'éléments d'alliages.
Le titane naturel est un mélange de cinq isotopes, tous stables : 46Ti (8,25 p. 100), 47Ti (7,44 p. 100), 48Ti (73,72 p. 100), 49Ti (5,41 p. 100) et 50Ti (5,18 p. 100). Parmi la vingtaine d’isotopes artificiels connus, 44Ti a la plus longue demi-vie (60,0 ans).
Le titane est utilisé principalement sous forme de composés : oxyde (blanc de titane) et carbure ou comme élément d'addition aux alliages métalliques, à l'état pur, sous forme d'alliages à base de titane.
Production du titane
Minerais
Sphène ou titanite
De Agostini/ Getty Images
Le titane est présent en quantité notable dans les minéraux suivants : rutile(TiO2), ilménite (FeO.TiO2), arizonite (Fe2Ti3O9), perovskite (CaTiO3), sphène(CaTiSiO5), par exemple. Certains minerais de fer sont titanifères (taux de titane inférieur à 40 p. 100). Seuls le rutile et l'ilménite, titrant respectivement 90 p. 100 (et plus) et de 40 à 60 p. 100 d'oxyde TiO2, sont utilisés industriellement comme sources de titane. Les principaux pays producteurs d’ilménite sont l'Australie, la Chine, la Norvège, le Vietnam, l’Inde, l’Ukraine, les États-Unis. Les principaux pays producteurs de rutile sont l'Australie, l’Afrique du Sud, la Sierra Leone, les États-Unis, l’Ukraine.
Métallurgie extractive
Les principales étapes de la métallurgie extractive classique sont les suivantes :
– concentration des minerais ;
– chloration en présence de coke vers 800 0C-1 000 0C :
– réduction du tétrachlorure par le magnésium (ou le sodium) vers 800 0C en atmosphère d'argon :
Consolidation de l'éponge
L'éponge de titane est consolidée par fusion en four à arc sous vide (ou sous argon) avec électrode consommable ou non consommable, ce qui permet de produire des lingots ou des pièces moulées.
À partir de ce stade, les opérations de transformation à chaud et à froid se font sur des équipements classiques, avec cependant certaines précautions spécifiques, notamment en ce qui concerne l'atmosphère des fours.
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Écrit par
- Léon SÉRAPHIN : chef de groupe au Centre de recherches métallurgiques d'Ugine Aciers
Classification
Médias
Sphène ou titanite
De Agostini/ Getty Images
Titane : alliages
Encyclopædia Universalis France
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