Par rapport aux alliages traditionnels, les alliages de titane coulés possèdent une série d’avantages significatifs en raison de leurs propriétés uniques. Leur faible densité permet une réduction efficace du poids tout en conservant la résistance ; une résistance spécifique élevée signifie que les alliages de titane peuvent supporter des charges plus importantes pour le même poids ; une excellente résistance à la corrosion assure la stabilité dans divers environnements difficiles ; et les alliages de titane conservent de bonnes performances dans des conditions de températures élevées et basses. Ces caractéristiques ont conduit à l’application généralisée des alliages de titane dans de nombreux domaines, notamment la pétrochimie, les environnements marins, la biomédecine, l’aérospatiale, l’automobile et la construction navale. Titanium Home, dans un rapport connexe, a souligné qu'à mesure que les industries augmentent continuellement leurs exigences en matière de performances des matériaux, ces avantages des alliages de titane deviennent de plus en plus importants, devenant ainsi un facteur clé du progrès technologique dans ces industries. Les alliages de titane coulés sont des produits d'alliages de titane façonnés dans des formes spécifiques grâce à un processus de coulée, l'alliage ZTC4 (Ti-6Al-4V) étant le plus largement utilisé. Cet alliage présente des performances stables et une bonne résistance et ténacité à la rupture inférieure à 350 degrés. Du point de vue de la composition, les alliages de titane coulés peuvent être classés en trois types : , , et + . En fonction de leur résistance, ils peuvent être classés en alliages de titane à résistance moyenne-et à résistance élevée-. Selon la température de fonctionnement, ils peuvent être classés en alliages de titane à basse -température (inférieure ou égale à la température ambiante), en alliages de titane à moyenne-température (400 degrés), en alliages de titane à haute-température (supérieure ou égale à 500 degrés) et en alliages de titane-ignifuges. Cette classification diversifiée reflète pleinement la large applicabilité des alliages de titane coulés. En prenant comme exemple l'alliage de titane coulé ZTC4 commun, sa teneur en Al est comprise entre 5,5 % et 6,75 %, sa teneur en V est comprise entre 3,5 % et 4,5 % et le reste est constitué de Ti. Sa résistance à la traction peut atteindre 895 MPa et sa limite d'élasticité est de 825 MPa. Ses propriétés mécaniques sont similaires à celles de l’acier à moyenne et haute résistance et il peut remplacer partiellement l’acier. De plus, sa densité n'est que de 4,4 g/cm³, bien inférieure à celle de l'acier, ce qui est bénéfique pour réduire le poids des équipements. Dans le même temps, il conserve la résistance à la corrosion supérieure des alliages de titane, inégalée par l’acier. Par conséquent, dans les scénarios de production industrielle où une réduction de poids est nécessaire, le choix d'un alliage de titane moulé approprié comme substitut peut à la fois réduire le poids du produit et garantir ses performances.
Les vannes marines en titane se composent généralement de plusieurs composants, notamment le corps de vanne, le couvercle de vanne, le disque de vanne et la tige de vanne, chacun ayant des exigences matérielles différentes. Les matériaux courants des vannes comprennent la fonte grise, la fonte ductile, l'acier allié et les alliages de cuivre. Cependant, dans des environnements de travail difficiles et des conditions de fonctionnement spéciales complexes, les matériaux de vannes conventionnels ne suffisent pas à répondre aux besoins de production et de recherche. À l’heure actuelle, le titane et les alliages de titane moulés ont attiré l’attention en raison de leurs performances supérieures, conduisant au développement de valves en titane. Les systèmes de canalisations d'eau de mer fonctionnent dans des environnements difficiles et les performances des vannes marines affectent directement la sécurité de ces systèmes. Dès les années 1960, la Russie a commencé des recherches sur les alliages de titane marins et a développé des alliages de titane marins -pour les systèmes de canalisations des navires militaires, impliquant une grande variété et une grande quantité de vannes en alliage de titane. Simultanément, les systèmes de pipelines des navires civils ont également commencé à utiliser des vannes en titane. Par rapport à des matériaux tels que les alliages de cuivre et l'acier, l'utilisation d'alliages de titane moulés améliore considérablement la fiabilité des vannes en termes de résistance structurelle et de résistance à la corrosion, et prolonge considérablement leur durée de vie de 2 à 5 ans d'origine à plus du double. La vanne papillon triple excentrique fournie par l'Institut de recherche 725 de la Corporation de l'industrie de la construction navale de mon pays à Luoyang pour un certain type de navire utilise du Ti80 et d'autres matériaux comme corps principal, prolongeant la durée de vie de la vanne à plus de 25 ans, améliorant la fiabilité et la praticité des produits de vanne et comblant une lacune technologique nationale.
Dans le domaine aérospatial, les alliages de titane coulés fonctionnent également exceptionnellement bien, grâce à leur excellente résistance à la chaleur et à leur solidité. Dans les années 1960, l’industrie aérospatiale américaine a expérimenté pour la première fois les pièces moulées en titane. Après une période de recherche, commençant en 1972, les alliages de titane coulés ont été officiellement appliqués à des avions tels que les Boeing 757, 767 et 777. Les pièces moulées en alliage de titane sont non seulement largement utilisées dans les structures statiques, mais également dans le contrôle des vannes pour les systèmes de tuyauterie critiques, notamment les soupapes de sécurité et les clapets anti-retour. L'application d'alliages de titane a réduit les coûts de fabrication des avions et augmenté la sécurité et la fiabilité. Simultanément, en raison de leur faible densité, les alliages de titane ne pèsent qu’environ 60 % de l’acier de résistance équivalente, et leur application généralisée a conduit le développement des avions vers des conceptions légères et à haute résistance. Actuellement, les vannes aérospatiales sont principalement utilisées dans les systèmes de contrôle pneumatiques, hydrauliques, de carburant et de lubrification, adaptées aux environnements résistants à la corrosion-et aux conditions de température-élevées, et sont des composants clés des engins spatiaux et des moteurs. Les vannes traditionnelles nécessitent souvent un remplacement périodique et peuvent même ne pas répondre à la demande, tandis qu'avec l'expansion rapide du marché des vannes aérospatiales, les vannes en titane gagnent des parts de marché croissantes en raison de leurs performances supérieures.
Les vannes en titane dans l'industrie chimique sont généralement utilisées dans des environnements difficiles avec des températures et des pressions élevées, une résistance à la corrosion et des différences de pression importantes, ce qui rend le choix des matériaux crucial. Les premiers matériaux étaient principalement constitués d'acier au carbone et d'acier inoxydable, qui rouillaient après une période d'utilisation, nécessitant un remplacement et un entretien. Avec le développement de la technologie des alliages de titane coulé et la découverte de ses performances supérieures, les vannes en titane ont commencé à être utilisées dans l'industrie chimique. En prenant comme exemple une unité de production d'acide téréphtalique purifié (PTA) dans l'industrie des fibres chimiques, les fluides de travail sont principalement l'acide acétique et l'acide bromhydrique, qui sont hautement corrosifs. Près de 8 000 vannes de différents types sont nécessaires. Les vannes en titane sont devenues un choix idéal, améliorant la fiabilité et la sécurité. Dans le domaine de la synthèse d'urée, les vannes traditionnelles ont une durée de vie limitée. Cependant, certaines entreprises ont expérimenté des clapets anti-retour à haute pression-en titane et des vannes à vanne isolées pour l'entrée et la sortie des tours de synthèse d'urée, atteignant des durées de vie de plus de deux ans, démontrant une bonne résistance à la corrosion et réduisant la fréquence de remplacement des vannes et les coûts d'exploitation.
Outre l’industrie des vannes, les alliages de titane coulés ont de nombreuses applications dans d’autres domaines. Par exemple, un nouveau type d'alliage de titane coulé, Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si, développé au Japon, présente des avantages tels qu'une faible densité, une résistance élevée au fluage et une bonne résistance à l'usure. Lorsqu'il est utilisé dans les soupapes d'échappement des moteurs automobiles, il peut améliorer les performances de sécurité du moteur et prolonger la durée de vie.