Les usages du titane aujourd'hui : de l'aérospatiale aux produits du quotidien

L'un des éléments les plus abondants sur Terre, le titane, est de plus en plus utilisé dans la société actuelle. Il se trouve dans les minéraux ilménite, sphène et rutile, ainsi que dans les titanates et de nombreux minerais de fer. Aussi résistant que l'acier mais beaucoup moins dense, le titane est un agent d'alliage important avec de nombreux métaux comme le fer, le molybdène et l'aluminium.

L'une des caractéristiques clés des alliages de titane est leur capacité à résister aux environnements extrêmes. Grâce à sa capacité de survie, le titane est largement utilisé et associé aux industries aérospatiale, médicale, énergétique, pétrolière et gazière. Certains secteurs moins connus qui s'approvisionnent aussi en titane sont l'automobile, l'électrique et la désalinisation.

Industrie aérospatiale

Près des deux tiers de tout le titane produit sont utilisés dans les structures et moteurs d'avions — l'Airbus A380, par exemple, en utilise environ 70 tonnes. Les avions militaires comme l'hélicoptère UH-60 Black Hawk et les F-22, F/A-18, C-17 et F-35 utilisent également de grandes quantités de titane.

Le métal est utilisé dans le train d'atterrissage, la structure de l'avion, les fixations et les moteurs. Les pièces de moteur fabriquées en titane incluent les arbres, pales, disques et carters du ventilateur avant à l'extrémité arrière du moteur. Un exemple de conditions extrêmes que certaines de ces pièces doivent supporter est des plages de température allant de températures sous-zéro à 600 degrés Celsius.

Le titane est aussi parfaitement adapté aux véhicules spatiaux, qui nécessitent des matériaux à haute résistance, résistants à la corrosion et légers. Le matériau a été largement utilisé dans la construction des navettes spatiales et de la station spatiale internationale.

Industrie automobile

Les utilisations passées du titane dans l'automobile se sont principalement concentrées sur la course. Cependant, au début des années 2000, Volkswagen a été le premier à utiliser un alliage de titane dans une voiture de série — la Lupo. Plus précisément, ils ont utilisé des ressorts en titane au lieu de l'acier. Aujourd'hui, Tesla utilise du titane en tôle pour les protections de soubassement de leur Model S. Cela est conçu pour améliorer substantiellement la sécurité car cela protège les composants sensibles du soubassement avant contre les dommages.

Pour une utilisation plus large dans l'industrie automobile, de plus grands développements sont nécessaires pour améliorer l'économie du titane ; ces développements pourraient se trouver dans de nouvelles méthodes de fabrication.

Industrie électronique

Les circuits imprimés hybrides en titane promettent une nouvelle ère dans la fabrication de circuits imprimés. Ils peuvent faire plus que les circuits imprimés traditionnels (PCB), sont robustes et fonctionnent bien dans des environnements hostiles.

Un circuit électronique en titane est fabriqué par sérigraphie de précision et cuisson de conducteurs, diélectriques et résistances sur le métal titane. D'autres composants électroniques et non-électroniques sont ensuite ajoutés pour produire un circuit électronique qui peut être « boulonné ».

Les hybrides en titane ont une fiabilité bien plus élevée grâce à moins d'interconnexions de soudure et ont aussi un étalonnage de circuit actif extrêmement précis. Ils fonctionnent sur une plage de température de fonctionnement plus large, sont très compacts — faisant la moitié de la taille des PCB les plus complexes — et sont entièrement fermés pour une protection complète contre l'environnement.

Les circuits en titane peuvent aussi être utilisés dans des applications impliquant des éléments chauffants, pesage, cellules de charge et mesure de force, et peuvent être utilisés pour la mesure de débit, pression de fluide, mesure de température et applications de jauge de contrainte.

Ingénierie biomédicale

Le titane est l'un des métaux les plus biocompatibles — le corps humain le tolère sans effets nocifs. Ses propriétés mécaniques incluent une résistance améliorée à l'usure, une haute élasticité, et une bonne formabilité à chaud et à froid, ce qui le rend parfait pour une utilisation dans les implants chirurgicaux comme les têtes fémorales, les remplacements articulaires, les stents cardiaques et les implants dentaires.