Des scientifiques australiens créent une nouvelle classe d'alliages de titane

L'alliage imprimé en 3D à partir de poudre métallique rivalise avec le "métal magique" conventionnel - utilisé dans l'ingénierie aérospatiale et biomédicale - pour la résistance et la durabilité

Les scientifiques ont créé une nouvelle classe d'alliages de titane en utilisant l'impression 3D laser, qui, selon eux, pourrait améliorer la durabilité de l'industrie du titane et être utilisée dans l'ingénierie aérospatiale et biomédicale.

Le titane est un métal clé dans de nombreuses industries et est apprécié pour sa grande résistance, sa légèreté et sa durabilité.

Le professeur Ma Qian de l'Université RMIT de Melbourne, qui a dirigé le développement du nouvel alliage, a décrit le titane comme "un métal magique".

"Il est biocompatible et chaque année, plus de 1 000 tonnes de titane métallique sont transformées en implants osseux [à l'échelle mondiale]", a-t-il déclaré. Plus résistant à la corrosion que l'acier inoxydable dans l'eau de mer, il est également largement utilisé dans les sous-marins et les usines de dessalement.

Inscrivez-vous au matin et à l'après-midi gratuits de Guardian Australiades newsletters par e-mail pour votre résumé quotidien des actualités

"Sans les alliages de titane, nous ne serions pas capables de voler comme nous le pouvons aujourd'hui", a déclaré Qian, ajoutant que le titane représente environ 20% du poids d'un avion typique.

Le pilier de l'industrie du titane est un alliage connu sous le nom de Ti-6Al-4V, qui contient 6 % d'aluminium et 4 % de vanadium. Inventé en 1954, cet alliage unique représente plus de 50% de l'ensemble du marché du titane, a déclaré Qian.

Le nouvel alliage, imprimé en 3D à partir de poudre métallique, élimine le besoin d'aluminium et de vanadium, en utilisant à la place les éléments facilement abondants que sont l'oxygène et le fer, qui sont également moins chers à l'approvisionnement.

Les alliages à haute teneur en oxygène et en fer sont traditionnellement considérés comme des déchets de titane. La présence d'oxygène peut rendre le métal cassant – souvent appelé la « kryptonite de titane » – tandis que le fer a tendance à se séparer en particules défectueuses.

L'utilisation de l'impression 3D a cependant permis aux scientifiques de produire des cristaux de titane de taille nanométrique dans l'alliage et de contrôler soigneusement la distribution des atomes d'oxygène et de fer. En conséquence, certaines parties de l'alliage sont plus résistantes et d'autres plus ductiles (capables d'être étirées en fil) - et le matériau n'est pas cassant sous tension.

Le nouveau matériau rivalise avec les alliages de titane conventionnels en termes de résistance, a déclaré le co-chercheur principal, le professeur Simon Ringer, qui est également pro-vice-chancelier de l'Université de Sydney.

L'un des avantages de l'alliage imprimé en 3D était la possibilité d'ajuster les paramètres pendant la production pour donner au matériau des "propriétés de gradient", a déclaré Ringer. "Vous pouvez construire une chose qui aurait certaines propriétés dans un bit et d'autres propriétés dans un autre bit."

Inscrivez-vous à la mise à jour de l'après-midi de Guardian Australia

Notre e-mail australien de mise à jour de l'après-midi décompose les principales histoires nationales et internationales de la journée et pourquoi elles sont importantes

après la promotion de la newsletter

La durabilité est un autre avantage, selon les chercheurs, car le titane à haute teneur en fer et en oxygène pourrait être recyclé dans le nouvel alliage.

Après avoir établi la preuve de concept, les chercheurs sont encore loin des applications industrielles, comme dans les implants biomédicaux, et dans les industries spatiales et aérospatiales.

La fabrication de pointe et la technologie des matériaux sont l'un des sept domaines que le gouvernement fédéral a récemment inclus dans sa liste de technologies critiques.

"L'Australie est n°1 en termes de quantité de réserves de minéraux de titane dans le monde", a déclaré Ringer. "Beaucoup d'entre nous, ingénieurs en Australie, sommes vraiment enthousiasmés par l'opportunité que la fabrication de pointe crée pour la délocalisation de la production."

L'étude a été publiée dans la revue Nature.