Il titanio è un elemento con numero atomico 22 nella tavola periodica, un elemento del sottogruppo del quarto ciclo, cioè del gruppo IVB. Oltre al titanio, elementi di questo gruppo includono zirconio e afnio, che condividono la caratteristica comune di un elevato punto di fusione e della formazione di una pellicola di ossido stabile sulle loro superfici a temperatura ambiente.
1, bassa densità, alta resistenza, elevata resistenza specifica
La densità del titanio è 4,51 g/cm3, il 57% dell'acciaio, il titanio è meno del doppio più pesante dell'alluminio, tre volte più resistente dell'alluminio. La resistenza specifica della lega di titanio (rapporto resistenza/densità) è comunemente utilizzata nelle leghe industriali più grandi (vedere Tabella 1), la resistenza specifica della lega di titanio è 3,5 volte quella dell'acciaio inossidabile, la lega di alluminio 1,3 volte, la lega di magnesio 1,7 volte, quindi è la l'industria aerospaziale è essenziale per la struttura del materiale.
2, eccellente resistenza alla corrosione
La passività del titanio dipende dalla presenza di una pellicola di ossido, che ha una resistenza alla corrosione molto migliore nei mezzi ossidanti che nei mezzi riducenti. La corrosione ad alta velocità si verifica nei mezzi riducenti. Il titanio non si corrode in alcuni mezzi corrosivi, come acqua di mare, cloro gassoso umido, soluzioni di clorito e ipoclorito, acido nitrico, acido cromico, cloruri metallici, solfuri e acidi organici. Tuttavia, nei mezzi che reagiscono con il titanio per produrre idrogeno (ad esempio gli acidi cloridrico e solforico), il titanio solitamente ha una velocità di corrosione più elevata. Tuttavia, se all'acido viene aggiunta una piccola quantità di agente ossidante, sulla superficie del titanio si forma una pellicola di passivazione. Pertanto, il titanio è resistente alla corrosione nelle miscele forti di acido solforico-acido nitrico o acido cloridrico-acido nitrico e persino nell'acido cloridrico contenente cloro libero. La pellicola protettiva di ossido del titanio si forma spesso quando il metallo incontra l'acqua, anche in piccole quantità di acqua o vapore acqueo. Se il titanio viene esposto ad un ambiente fortemente ossidante in completa assenza di acqua, avviene una rapida ossidazione e spesso si verificano reazioni violente, anche di combustione spontanea. Tali fenomeni si sono verificati quando il titanio reagisce con acido nitrico fumante contenente un eccesso di ossido di azoto e quando il titanio reagisce con gas di cloro secco. Pertanto, per prevenire tali reazioni è necessaria una certa quantità di umidità.
3, buona resistenza al calore
Solitamente l'alluminio a 150 gradi, l'acciaio inossidabile a 310 gradi, ovvero la perdita delle prestazioni originali, e le leghe di titanio a 500 gradi circa mantengono comunque buone proprietà meccaniche. Quando la velocità dell'aereo raggiunge 2,7 volte la velocità del suono, la temperatura superficiale della struttura dell'aereo raggiunge i 230 gradi, le leghe di alluminio e le leghe di magnesio non possono essere utilizzate, mentre le leghe di titanio possono soddisfare i requisiti. La resistenza al calore del titanio è buona e viene utilizzato per i dischi e le pale dei compressori dei motori aeronautici e per il rivestimento della fusoliera posteriore dell'aereo.
4, buone prestazioni a bassa temperatura
Alcune leghe di titanio (come Ti-5AI-2.5SnELI) resistono alla riduzione e all'aumento della temperatura, ma la plasticità non viene ridotta molto, c'è ancora una buona duttilità e tenacità alle basse temperature, adatte per l'uso a temperature ultra-basse. Può essere utilizzato nei motori a razzo a idrogeno liquido secco e ossigeno liquido o in veicoli spaziali con equipaggio per l'uso di contenitori e serbatoi di stoccaggio a temperatura ultrabassa.
5, non magnetico
Il titanio non è magnetico, viene utilizzato nei proiettili sottomarini, non provoca l'esplosione delle mine.
6, piccola conduttività termica
La conduttività termica del titanio è piccola, solo 1/5 dell'acciaio, dell'alluminio 1/13, del rame 1/25. la scarsa conduttività termica è uno svantaggio del titanio, ma in alcune occasioni è possibile sfruttare questa caratteristica del titanio.
7, basso modulo di elasticità
Il modulo di elasticità del titanio è solo il 55% dell'acciaio, come materiale strutturale, il basso modulo di elasticità è uno svantaggio.
8, resistenza alla trazione e resistenza allo snervamento
È molto vicino alResistenza alla trazione della lega di titanio Ti-6AI-4V di 960 MPa, carico di snervamento di 892 MPa, la differenza tra i due è di soli 58 MPa.
9, il titanio si ossida facilmente alle alte temperature.
La forza di legame del titanio e dell'idrogeno-ossigeno è forte, dovremmo prestare attenzione per prevenire l'ossidazione e l'assorbimento dell'idrogeno. La saldatura del titanio deve essere eseguita sotto protezione argon per prevenire la contaminazione. Il tubo e la lamiera di titanio devono essere trattati termicamente sotto vuoto, trattamento termico dei pezzi fucinati di titanio per controllare l'atmosfera microossidante.
10, bassa resistenza allo smorzamento
Titanio e altri materiali metallici (rame, acciaio) realizzati con la stessa forma e dimensione dell'orologio, con la stessa forza per battere ogni orologio scopriranno che l'orologio in titanio oscilla al suono di un tempo lungo, cioè attraverso l'energia data all'orologio non è facile da scomparire, quindi diciamo che le prestazioni di smorzamento del titanio sono basse.
