Titan je element z atomskim številom 22 v periodnem sistemu, četrti cikel elementov podskupine, to je skupine IV B, poleg titana so še cirkonij, hafnij, njihove skupne značilnosti pa so visoko tališče, pri sobni temperaturi na njegovi površini, da nastane stabilen oksidni film.
Deset lastnosti titana
1. majhna gostota, visoka trdnost, velika specifična trdnost
Gostota titana je 4,51 g/cm3, kar je 57 % jekla, titan je manj kot dvakrat težji od aluminija, njegova trdnost pa je trikrat večja od aluminija. Specifična trdnost (razmerje med trdnostjo in gostoto) titanove zlitine je največja v običajnih industrijskih zlitinah (glej tabelo 1), specifična trdnost titanove zlitine pa je 3,5-krat večja od nerjavečega jekla, 1,3-krat večja od aluminijeve zlitine in 1,7-krat večja od iz magnezijeve zlitine, zato je bistven strukturni material za vesoljsko industrijo.
2. odlična odpornost proti koroziji
Pasivnost titana je odvisna od obstoja oksidnega filma, njegova odpornost proti koroziji v oksidacijskih medijih pa je veliko boljša kot v redukcijskih medijih. V reducirnih medijih se pojavi visoka stopnja korozije. Titan ni korodiran v nekaterih korozivnih medijih, kot so morska voda, mokri klor, raztopine klorita in hipoklorita, dušikova kislina, kromova kislina, kovinski kloridi, sulfidi in organske kisline. Vendar ima titan v mediju, ki reagira s titanom, da proizvede vodik (kot sta klorovodikova kislina in žveplova kislina), običajno visoko stopnjo korozije. Če pa kislini dodamo majhno količino oksidanta, se na površini titana tvori pasivacijski film. Zato je titan v mešanici močna žveplova kislina - dušikova kislina ali klorovodikova kislina - dušikova kislina in celo v klorovodikovi kislini, ki vsebuje prosti klor, odporen proti koroziji. Titanov zaščitni oksidni film se pogosto tvori, ko kovina zadene vodo, tudi v majhnih količinah vode ali vodne pare. Če je titan izpostavljen močnemu oksidativnemu okolju, v katerem sploh ni vode, pride do hitre oksidacije in burnih reakcij, pogosto pa tudi do samovžiga. Takšni pojavi so se pojavili pri reakciji titana s kadečo se dušikovo kislino, ki je vsebovala preveč dušikovega oksida, in titana s suhim plinastim klorom. Da bi preprečili tovrstno reakcijo, mora obstajati določen a
3. dobra toplotna odpornost
Običajno aluminij pri 150 stopinjah C, nerjavno jeklo pri 310 stopinjah C, ki je izgubilo prvotne lastnosti, medtem ko titanova zlitina pri približno 500 stopinjah C še vedno ohranja dobre mehanske lastnosti. Ko hitrost letala doseže 2,7-kratno hitrost zvoka, površinska temperatura strukture letala doseže 230 stopinj, aluminijevih zlitin in magnezijevih zlitin ni mogoče uporabiti, titanove zlitine pa lahko izpolnjujejo zahteve. Titan ima dobro toplotno odpornost in se uporablja v kolutu in rezilu kompresorja letalskega motorja ter oblogi zadnjega trupa letala.
4.dobra zmogljivost pri nizkih temperaturah
Trdnost nekaterih titanovih zlitin (kot je Ti-5AI-2.5SnELI) se poveča z nižanjem temperature, vendar se plastičnost ne zmanjša veliko, še vedno pa ima dobro duktilnost in žilavost pri nizkih temperaturah , ki je primeren za uporabo pri ultra nizkih temperaturah. Uporablja se lahko v raketnih motorjih na suhi tekoči vodik in tekoči kisik ali v vesoljskih plovilih s posadko kot vsebniki in rezervoarji za ultra nizke temperature.
5. Brez magnetnega polja
Titan je nemagneten, uporablja se v trupu podmornice, ne bo povzročil eksplozije rudnika.
6. majhna toplotna prevodnost
Toplotna prevodnost titana je majhna, le 1/5 jekla, 1/13 aluminija in 1/25 bakra. Slaba toplotna prevodnost je pomanjkljivost titana, vendar je v nekaterih primerih mogoče uporabiti to lastnost titana.
7. Nizek modul elastičnosti
Modul elastičnosti titana je le 55 % modula elastičnosti jekla in nizek modul elastičnosti je pomanjkljivost, če se uporablja kot konstrukcijski material.
8. natezna trdnost in meja tečenja sta zelo blizu
Natezna trdnost titanove zlitine Ti-6AI-4V je 960MPa, meja tečenja pa 892MPa, razlika med obema pa je le 58MPa.
9. titan je enostavno oksidirati pri visokih temperaturah
Titan ima močno vezavno silo z vodikom in kisikom, zato je treba pozornost nameniti preprečevanju oksidacije in absorpcije vodika. Varjenje titana je treba izvajati pod zaščito argona, da se prepreči onesnaženje. Titanovo cev in pločevino je treba toplotno obdelati pod vakuumom, med toplotno obdelavo titanovih odkovkov pa je treba nadzorovati mikrooksidacijsko atmosfero.
10. nizka zmogljivost dušenja
S titanom in drugimi kovinskimi materiali (baker, jeklo), izdelanimi iz enake oblike in velikosti ure, z enako močjo trkanja vsakega zvonca boste ugotovili, da ura iz titana nihanje zvoka traja dolgo, to je energija zaradi trkanja ure ni enostavno izginiti, zato pravimo, da je dušenje titana nizko.
Tri posebne funkcije titana
1
Funkcija spomina oblike
Nanaša se na (atomsko) zlitino Ti-50%Ni, ki lahko pod določenimi temperaturnimi pogoji obnovi svojo prvotno obliko, imenovano ta zlitina s spominom oblike.
2
Superprevodna funkcija
Nanaša se na zlitino Nb-Ti, ko temperatura pade blizu absolutne ničle, bo žica iz zlitine Nb-Ti izgubila odpornost, kakršen koli velik tok skozi, se žica ne segreje, ni porabe energije, Nb-Ti imenujemo superprevodni material.
3
Funkcija shranjevanja vodika
Nanaša se na (atomsko) zlitino Ti-50%Fe, ki lahko absorbira veliko količino vodika. S to lastnostjo Ti-Fe je mogoče vodik varno shraniti, kar pomeni, da shranjevanje vodika ne vključuje nujno jeklenih visokotlačnih jeklenk. Pod določenimi pogoji lahko vodik sprošča tudi Ti-Fe, ki se imenuje material za shranjevanje energije.