Titán je prvok s atómovým číslom 22 v periodickej tabuľke prvkov, štvrtý cyklus prvkov podskupiny, teda skupiny IV B, okrem titánu existujú zirkónium, hafnium a ich spoločné vlastnosti sú vysoká teplota topenia, pri izbovej teplote na jeho povrchu, aby sa vytvoril stabilný oxidový film.
Desať charakteristík titánu
1.malá hustota, vysoká pevnosť, veľká merná sila
Hustota titánu je 4,51 g/cm3, čo je 57 % ocele, titán je menej ako dvakrát ťažší ako hliník a jeho pevnosť je trikrát väčšia ako hliník. Špecifická pevnosť (pomer pevnosti/hustoty) titánovej zliatiny je najväčšia v bežných priemyselných zliatinách (pozri tabuľku 1) a špecifická pevnosť titánovej zliatiny je 3,5-krát väčšia ako u nehrdzavejúcej ocele, 1,3-krát väčšia ako u zliatiny hliníka a 1,7-krát zliatiny horčíka, takže ide o základný konštrukčný materiál pre letecký priemysel.
2.vynikajúca odolnosť proti korózii
Pasivita titánu závisí od existencie oxidového filmu a jeho odolnosť proti korózii v oxidačnom médiu je oveľa lepšia ako v redukčnom médiu. V redukčných médiách dochádza k vysokej rýchlosti korózie. Titán nie je korodovaný v niektorých korozívnych médiách, ako je morská voda, vlhký chlór, roztoky chloritanu a chlórnanu, kyselina dusičná, kyselina chrómová, chloridy kovov, sulfidy a organické kyseliny. Avšak v médiu, ktoré reaguje s titánom za vzniku vodíka (ako je kyselina chlorovodíková a kyselina sírová), má titán zvyčajne vysokú rýchlosť korózie. Ak sa však do kyseliny pridá malé množstvo oxidačného činidla, na povrchu titánu sa vytvorí pasivačný film. Preto v zmesi silná kyselina sírová - kyselina dusičná alebo kyselina chlorovodíková - kyselina dusičná a dokonca aj v kyseline chlorovodíkovej obsahujúcej voľný chlór je titán odolný voči korózii. Ochranný oxidový film titánu sa často vytvára, keď kov zasiahne vodu, dokonca aj v malých množstvách vody alebo vodnej pary. Ak je titán vystavený silnému oxidačnému prostrediu, v ktorom nie je vôbec žiadna voda, dôjde k rýchlej oxidácii a prudkým reakciám, dokonca často dochádza k samovznieteniu. Takéto javy sa vyskytli pri reakcii titánu s dymivou kyselinou dusičnou obsahujúcou nadmerné množstvo oxidu dusíka a titánu so suchým plynným chlórom. Aby sa predišlo tomuto druhu reakcie, musí existovať určitá a
3. dobrá tepelná odolnosť
Zvyčajne hliník pri 150 ° C, nehrdzavejúca oceľ pri 310 ° C, ktorá stratila pôvodné vlastnosti, zatiaľ čo zliatina titánu pri asi 500 ° C si stále zachováva dobré mechanické vlastnosti. Keď rýchlosť lietadla dosiahne 2,7-násobok rýchlosti zvuku, povrchová teplota konštrukcie lietadla dosiahne 230 stupňov, nemožno použiť hliníkovú zliatinu a horčíkovú zliatinu a titánová zliatina môže spĺňať požiadavky. Titán má dobrú tepelnú odolnosť a používa sa v kotúči a lopatke kompresora leteckého motora a na plášti zadnej časti trupu lietadla.
4. dobrý výkon pri nízkych teplotách
Pevnosť niektorých zliatin titánu (ako je Ti-5AI-2.5SnELI) sa zvyšuje s poklesom teploty, ale plasticita sa veľmi nezníži a stále má dobrú ťažnosť a húževnatosť pri nízkych teplotách , ktorý je vhodný na použitie pri ultranízkych teplotách. Môže byť použitý v raketových motoroch so suchým kvapalným vodíkom a kvapalným kyslíkom alebo v kozmických lodiach s ľudskou posádkou ako ultranízkoteplotné kontajnery a skladovacie nádrže.
5. Žiadne magnetické pole
Titán je nemagnetický, používa sa v trupe ponorky, nespôsobí výbuch míny.
6. malá tepelná vodivosť
Tepelná vodivosť titánu je malá, iba 1/5 ocele, 1/13 hliníka a 1/25 medi. Slabá tepelná vodivosť je nevýhodou titánu, ale v niektorých prípadoch možno túto vlastnosť titánu využiť.
7. Nízky modul pružnosti
Modul pružnosti titánu je iba 55 % modulu pružnosti ocele a nízky modul pružnosti je nevýhodou pri použití ako konštrukčného materiálu
8. pevnosť v ťahu a medza klzu sú veľmi blízko
Pevnosť v ťahu ti{0}}AI-4V titánovej zliatiny je 960 MPa a medza klzu je 892 MPa a rozdiel medzi nimi je iba 58 MPa.
9. titán sa ľahko oxiduje pri vysokých teplotách
Titán má silnú väzbovú silu s vodíkom a kyslíkom a pozornosť by sa mala venovať prevencii oxidácie a absorpcie vodíka. Zváranie titánu by sa malo vykonávať pod ochranou argónu, aby sa zabránilo znečisteniu. Titánová rúrka a plech by mali byť tepelne spracované vo vákuu a počas tepelného spracovania titánových výkovkov by mala byť riadená mikrooxidačná atmosféra.
10. nízky tlmiaci výkon
S titánom a inými kovovými materiálmi (meď, oceľ) vyrobenými z rovnakého tvaru a veľkosti ako hodiny, s rovnakou silou na klopanie každý zvon zistí, že hodiny vyrobené z titánu zvuk kmitania vydržia dlho, teda energiu daný klopaním hodín nie je ľahké zmiznúť, preto hovoríme, že tlmiaci výkon titánu je nízky.
Tri špeciálne funkcie titánu
1
Funkcia tvarovej pamäte
Týka sa zliatiny Ti-50%Ni (atómová), za určitých teplotných podmienok môže obnoviť svoju pôvodnú tvarovú schopnosť, nazývanú tento materiál zliatinou s tvarovou pamäťou.
2
Supravodivá funkcia
Vzťahuje sa na zliatinu Nb-Ti, keď teplota klesne takmer k absolútnej nule, drôt vyrobený zo zliatiny Nb-Ti stratí odpor, akýkoľvek veľký prúd prechádza, drôt sa nebude zahrievať, nedochádza k spotrebe energie, Nb-Ti sa nazýva supravodivý materiál.
3
Funkcia skladovania vodíka
Vzťahuje sa na zliatinu Ti-50%Fe (atómovú), ktorá má schopnosť absorbovať veľké množstvo vodíka. Pomocou tejto vlastnosti Ti-Fe možno bezpečne skladovať vodík, to znamená, že skladovanie vodíka nemusí nevyhnutne používať oceľové vysokotlakové fľaše. Za určitých podmienok môže vodík uvoľňovať aj Ti-Fe, ktorý sa nazýva materiál na ukladanie energie.