Propriétés du titane

Le titane est un métal argenté léger avec un ensemble unique de caractéristiques physico-chimiques. Sa densité est de 4,5 g/cm³, ce qui est presque deux fois plus léger que l'acier, mais en termes de résistance, il est comparable aux alliages de acier haute résistance. La température de fusion du titane est de 1668 °C, la température d'ébullition est de 3260 à 3300 °C.

Le titane possède une haute résistance à la corrosion grâce à une couche d'oxyde robuste sur sa surface. Il est résistant aux eaux de mer, aux acides, aux bases et aux chlorures. Le métal est biocompatible et non magnétique, ce qui élargit ses domaines d'utilisation. Au-delà de 600 °C, le titane réagit activement avec l'oxygène, c'est pourquoi la fonte est effectuée sous vide ou dans un milieu inerte.

En termes de prevalence dans la croûte terrestre, le titane occupe le quatrième rang parmi les métaux constructifs, derrière l'aluminium, le fer et le magnésium. Les principaux minéraux sont l'ilmenite et le rutile.

Application du titane

Aéronautique et spatial

Le titane est largement utilisé dans l'aviation et l'industrie de la fusée spatiale. On en fabrique des pièces de moteurs, des pales de turbines, des éléments du fuselage, des fixations et des éléments structuraux. Sa haute résistance spécifique permet de réduire le poids des véhicules volants. Les alliages avec l'aluminium, le vanadium, le zirconium et le molybdène sont utilisés dans les joints fonctionnant à haute température.

Médecine

Grâce à sa biocompatibilité, le titane est utilisé pour la production d'implants : prothèses articulaires, implants dentaires, plaques osseuses, vis et instruments chirurgicaux. Le titane ne provoque pas de rejet ou de réactions allergiques et la surface poreuse favorise l'implantation du tissu osseux.

Industrie chimique et pétrolière

La résistance à la corrosion du titane le rend indispensable pour la fabrication de réacteurs, d'échangeurs de chaleur, de pipelines et de pompes fonctionnant dans des environnements agressifs. Il est résistant aux acides, aux chlorures et à d'autres substances corrosives.

Construction navale

Le titane est utilisé pour créer des coques de navires, des propulseurs et d'autres éléments soumis à l'action de l'eau de mer. Le métal ne se corrode pas dans l'eau de mer, ce qui prolonge la durée de vie des navires.

Énergie nucléaire

Le titane est utilisé pour la fabrication de pipelines, d'échangeurs de chaleur et d'autres équipements des centrales nucléaires. Sa résistance à la radiation et à la corrosion assure la fiabilité des éléments des réacteurs nucléaires.

Production du titane

La production de titane est un processus complexe et énergivore, qui comprend plusieurs étapes :

• Chloruration de la minerai. L'ilmenite ou le rutile est traité avec du chlore en présence de carbone, obtenant le tétrachlorure de titane (TiCl₄).
• Réduction. Le tétrachlorure est réduit avec du magnésium (méthode magnétothermique) ou du sodium, obtenant la poudre de titane.
• Refusion. La poudre est refondue dans des fours à arc sous vide pour obtenir des billets.
• Alliage. Pour obtenir des alliages avec des propriétés définies, on ajoute de l'aluminium, du vanadium, du molybdène et d'autres éléments.

Les principales technologies de production sont la méthode magnétothermique (Kroll) et la méthode sodothermique. Des recherches modernes visent à réduire la consommation d'énergie et à rendre la production plus économique, y compris le développement de nouveaux alliages et des technologies de poudres.

Pays extrayant du titane

Le marché mondial du minerai de titane est caractérisé par une forte concentration de production dans plusieurs pays. Les leaders en matière de concentration de titane sont :

• Chine — le plus grand producteur, assurant environ 34 à 35% de la production mondiale.
• Australie — le deuxième producteur en importance, la part représente 14 à 17%.
• Mozambique — environ 11 à 12% de la production mondiale.
• République d'Afrique du Sud — une part d'environ 9%.
• Inde — environ 7 à 8%.
• Sénégal — environ 4 à 5%.
• Ukraine — jusqu'à 4 à 5% (la part a diminué au cours des dernières années).

D'autres producteurs significatifs sont le Vietnam, le Canada, les États-Unis, la Russie, la Norvège et le Brésil. En 2020, la production mondiale de concentré de titane était estimée à 7 à 8 millions de tonnes.

Les plus grandes gisements d'ilmenite se trouvent en Australie, en Chine, en Inde, en Afrique du Sud et au Brésil. Les gisements de rutile sont principalement concentrés en Australie, en Inde et en Afrique du Sud.

En Russie, les principaux producteurs sont les entreprises de l'Urals et de Sibérie, ainsi que le gisement de Tugansk est en cours d'exploitation dans la région de Tomsk.
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