Le producteur de matériaux IperionX Limited a pour mission d’augmenter la production de titane pour la fabrication additive avec du titane 100 % recyclé comme matière première. Pour ce fabricant américain, l’un des moyens d’y parvenir est de s’appuyer sur des technologies brevetées de titane métallique à faible teneur en carbone, ce qui a porté ses fruits puisqu’il a récemment transformé des minéraux de titane du Tennessee en TiO2 à 99 % de haute qualité, puis en une poudre d’alliage de titane sphérique de haute qualité.
Les tests ont confirmé que la poudre de Ti64 d’IperionX répond à d’importantes spécifications de qualité de grade 5, qui représente environ 50 % de l’utilisation mondiale de titane métal, notamment dans les turbines, les structures et les composants de moteur de l’aérospatiale.
La poudre sphérique de titane à faible teneur en carbone a été produite en utilisant une gamme de technologies brevetées, notamment :
- Les minéraux de titane de qualité moyenne (ilménite) provenant du projet Titan d’IperionX ont été améliorés pour obtenir une charge d’alimentation en dioxyde de titane à +99 % à l’aide des technologies de procédé brevetées Synthetic Rutile et Alkaline Roasting and Hydrolysis ( » ARH « ).
- La charge d’alimentation en titane de qualité supérieure a été mélangée à des oxydes d’éléments d’alliage, puis réduite à l’aide de la technologie brevetée de réduction métallothermique assistée par hydrogène ( » HAMR « ) pour produire des poudres de titane angulaire à faible teneur en carbone.
- La technologie brevetée de granulation-frittage-désoxygénation (« GSD ») a été utilisée pour produire un alliage de poudre de titane sphérique de haute qualité, le Ti64.
Le Ti64 est un alliage de titane, d’aluminium et de vanadium largement utilisé qui offre un rapport résistance/poids élevé, une excellente résistance à la corrosion et une biocompatibilité. Les poudres de Ti64 sphériques sont utilisées pour fabriquer des composants avancés avec la fabrication additive / impression 3D.
Les poudres d’alliage de titane sont actuellement produites avec le procédé Kroll pour créer d’abord une éponge de titane métallique, qui est ensuite raffinée via une série de procédés de fusion du titane à haute énergie pour produire des alliages de titane en grande série sous forme de lingots. Ces lingots sont ensuite transformés en fils/tiges en alliage de titane, qui servent de matière première pour l’atomisation par plasma/gaz à haute énergie qui produit des poudres sphériques en alliage de titane.
Ces technologies permettent d’éviter le procédé Kroll, très coûteux et à forte teneur en carbone, pour créer une éponge de titane, mais aussi de contourner la série de procédés de fusion du titane à forte intensité énergétique, la fabrication de lingots, la production de fils et l’atomisation du gaz, pour produire des poudres sphériques de titane à faible teneur en carbone et à faible coût. Ces technologies ont le potentiel de réduire jusqu’à 95 % les émissions de carbone des catégories 1 et 2 par rapport à la chaîne d’approvisionnement en titane de Kroll. Les technologies éliminent les émissions directes de carbone liées à la production de titane, ne génèrent aucune émission de portée 1 et, en utilisant une énergie 100 % renouvelable dans le processus de production, les émissions de carbone de portée 2 peuvent également être éliminées. Ces technologies permettent également de produire des alliages de titane directement à partir des oxydes des éléments de l’alliage. Cela offre une occasion précieuse de fournir aux clients une gamme plus large d’alliages de titane innovants et moins coûteux dans des délais plus courts. Cela inclut la possibilité d’offrir des alliages de titane qui sont difficiles à produire avec les technologies actuelles, comme le Ti-1Al-8V-5Fe (« Ti-185 »), qui offre une résistance et une durée de vie en fatigue élevées pour les applications militaires, et le Ti Palladium, qui permet une résistance supérieure à la corrosion dans les applications exigeantes ou les produits de luxe.
Les États-Unis sont totalement dépendants des importations de matières premières de titane métallique primaire à haute teneur en carbone produites par le procédé Kroll, très coûteux, et ils ne disposent pas actuellement de la capacité de pointe nécessaire pour répondre aux besoins de la défense et des infrastructures essentielles en cas d’urgence nationale prolongée.
En revanche, la part de marché de la Russie et de la Chine dans la production mondiale d’éponge de titane continue d’augmenter et devrait dépasser les 70 % cette année. La capacité à produire des poudres métalliques sphériques de titane de haute qualité en utilisant des minéraux de titane provenant du projet Titan au Tennessee démontre le potentiel d’IperionX à relocaliser une chaîne d’approvisionnement en titane à faible teneur en carbone entièrement américaine – en prenant des minéraux critiques bruts du Tennessee ou des matières premières de titane recyclé – et en appliquant une technologie exclusive pour produire du métal et des alliages de titane de haute qualité et à faible teneur en carbone aux États-Unis.
En outre, la production de poudres de titane sphériques par les procédés HAMR et GSD à partir de minéraux du Tennessee soutient la collaboration d’IperionX avec le Oak Ridge National Laboratory dans le cadre d’un accord d’utilisation approuvé par le DOE américain, afin de développer des alliages de titane à faible coût pour la fabrication additive, y compris les possibilités d’utiliser des poudres de titane pour des pièces qui utilisent actuellement d’autres métaux, comme l’acier inoxydable et l’aluminium.
« La nécessité de garantir une chaîne d’approvisionnement en titane métallique rentable, à faible teneur en carbone et entièrement américaine est d’une importance capitale pour les principales industries américaines et le secteur de la défense des États-Unis. L’annonce d’aujourd’hui souligne que ces technologies innovantes peuvent produire du titane métallique à faible teneur en carbone et ses alliages directement à partir de minéraux de titane d’origine nationale provenant de notre projet de minéraux critiques Titan dans le Tennessee. Ces technologies brevetées peuvent permettre la production d’alliages de titane innovants qui n’étaient pas possibles avec les procédés de fusion actuels. La signature de la loi sur la réduction de l’inflation (2022) la semaine dernière a marqué un tournant important pour la relocalisation des chaînes d’approvisionnement américaines essentielles à faible émission de carbone et offre un large éventail de possibilités de financement et d’incitations du gouvernement américain pour accélérer la mise à l’échelle des technologies émergentes afin de réduire la dépendance des États-Unis vis-à-vis des chaînes d’approvisionnement étrangères. Il s’agit notamment de 40 milliards de dollars pour les engagements de prêts du DOE Loan Programs Office, de 500 millions de dollars pour le programme DPA Title III du DOD et d’un crédit d’impôt à la production de 10 % pour la production de minéraux et de métaux critiques aux États-Unis, permettant l’accélération des actions visant à financer et à sécuriser ces chaînes d’approvisionnement critiques », conclut Anastasios (Taso) Arima, directeur général et CEO d’IperionX.
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