Où utilise-t-on les alliages de titane dans les avions et les engins spatiaux ?

Le titane est un matériau structurel essentiel pour l'aéronautique, notamment pour les ventilateurs de moteurs, les disques de compresseurs et les aubes. Alliant capacité de charge, résistance à la chaleur, légèreté et fiabilité, il est également utilisé dans les lanceurs, les stations orbitales, les engins spatiaux, les missiles et d'autres systèmes soumis à des contraintes élevées.

Les alliages utilisés pour les cellules d’avion fonctionnent généralement à des températures inférieures à 350 °C et doivent présenter une résistance spécifique, une ténacité, une résistance à la fatigue et une soudabilité élevées. Parmi les pièces typiques, on trouve les trains d’atterrissage, les châssis, les poutres, les revêtements et les boucliers thermiques. Dans le domaine des moteurs, on les retrouve notamment dans les disques de compresseur, les aubes, les tambours, les rotors et les carters. L’Ilyouchine Il-76 utilise du titane BT22 à haute résistance pour son train d’atterrissage et ses poutres porteuses ; le F-22 utilise des structures en titane à parois minces autour de la partie arrière chaude de son fuselage. Le titane représente environ 20% du poids de la cellule du J-20. Les fixations en titane comprennent des rivets, des boulons, des boulons de verrouillage, des rivets en titane-niobium et des écrous collés.

Pourquoi les concepteurs du secteur aérospatial choisissent-ils le titane ?

1. Charge structurelle réduite : Le titane présente une faible densité, tandis que sa résistance avoisine celle de l'acier de résistance moyenne. Sa résistance spécifique élevée permet aux concepteurs de remplacer l'acier dans les trains d'atterrissage, les poutres et d'autres structures.
2. Compatibilité avec les températures élevées : Le Ti-6Al-4V peut fonctionner pendant de longues périodes à environ 350 °C, tandis que le Ti-6,5Al-3,5Mo-1,5Zr-0,3Si peut fonctionner à environ 500 °C dans les composants du compresseur. Le titane conserve mieux sa résistance que le magnésium et l'aluminium lorsque la chaleur aérodynamique augmente.
3. Compatibilité avec les matériaux composites : Un comportement de conception similaire en termes de rigidité et de résistance, associé à un potentiel électrochimique relativement proche, permet de réduire davantage le poids et de limiter le risque de corrosion galvanique.
4. Résistance à la corrosion et durée de vie : Une grande résistance à la fatigue et à la corrosion garantit la longévité et la haute fiabilité des aéronefs et des moteurs.

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