טיטניום הוא יסוד עם מספר אטומי של 22 בטבלה המחזורית. זהו מרכיב תת-קבוצה של התקופה הרביעית, כלומר, דגל IVB. בנוסף לטיטניום, קבוצת יסודות זו כוללת גם זירקוניום והפניום. המאפיין המשותף שלו הוא שיש לו נקודת התכה גבוהה והוא נמצא על פני השטח שלו בטמפרטורת החדר. נוצר סרט תחמוצת יציב.
עשרה מאפיינים של טיטניום
(1) צפיפות נמוכה, חוזק גבוה וחוזק ספציפי גבוה
(2) עמידות בפני קורוזיה מעולה
הפסיבציה של טיטניום תלויה בנוכחות של סרט תחמוצת, ועמידותו בפני קורוזיה בתווך מחמצן טובה בהרבה מזו שבמדיום מפחית.
(3) עמידות בחום טובה
לטיטניום יש עמידות טובה בחום והוא משמש בדיסקים ובלהבים של מדחסים של מנועי אוויר ובעור של גוף המטוס האחורי של מטוסים.
(4) ביצועים טובים בטמפרטורה נמוכה
זה יכול לשמש במנועי מימן נוזלי יבש וחמצן נוזלי רקטות, או כמיכלי טמפרטורה נמוכים במיוחד ומיכלי אחסון בחללית מאוישת.
(5) לא מגנטי
טיטניום אינו מגנטי, הוא משמש בגוף צוללות ולא יגרום לפיצוץ מוקשים.
(6) מוליכות תרמית קטנה
המוליכות התרמית של טיטניום קטנה, עם רק 1/5 של פלדה, 1/13 של אלומיניום ו-1/25 של נחושת. מוליכות תרמית ירודה היא חיסרון של טיטניום, אך ניתן לנצל תכונה זו של טיטניום ביישומים מסוימים.
(7) מודול אלסטי נמוך
מודול האלסטי של טיטניום הוא רק 55% מזה של פלדה. כאשר משתמשים בו כחומר מבני, מודול האלסטי הנמוך הוא חיסרון.
(8) חוזק המתיחה קרוב מאוד לחוזק הניתן
(9) טיטניום מתחמצן בקלות בטמפרטורה גבוהה
לטיטניום יש כוח מקשר חזק עם מימן וחמצן, ולכן יש לשים לב למניעת חמצון וספיגת מימן. ריתוך טיטניום צריך להתבצע תחת הגנת ארגון כדי למנוע זיהום. צינורות ויריעות טיטניום צריכים להיות מטופלים בחום תחת ואקום, ויש לשלוט באווירת מיקרו-חמצון במהלך טיפול בחום של פרזול טיטניום.
(10) ביצועים נמוכים נגד שיכוך
הפעמונים עשויים מטיטניום וחומרי מתכת נוספים (נחושת, פלדה) באותה צורה וגודל בדיוק. אם תפגעו בכל פעמון באותו כוח, תגלו שהפעמון העשוי מטיטניום מתנודד לאורך זמן, כלומר דרך האנרגיה שניתנת לפעמון לא מתפזרת בקלות על ידי הפגיעה, אז אנחנו אומרים שביצועי השיכוך של טיטניום נמוך.
שלוש פונקציות מיוחדות של טיטניום
(1) פונקציית זיכרון צורות
זה מתייחס ליכולת של סגסוגת Ti-50% Ni (אטומית) לשחזר את צורתה המקורית בתנאי טמפרטורה מסוימים, מה שנקרא סגסוגת זיכרון צורה.
(2) פונקציית מוליכות על
זה מתייחס לסגסוגת NbTi. כאשר הטמפרטורה יורדת לקרוב לאפס המוחלט, החוט העשוי מסגסוגת NbTi יאבד את ההתנגדות שלו. כאשר כל זרם גדול עובר דרכו, החוט לא יתחמם ולא יצרוך אנרגיה. NbTi נקרא חומר מוליך-על.
(3) פונקציית אחסון מימן
הכוונה לסגסוגת Ti-50% Fe (אטומית), בעלת יכולת לספוג כמות גדולה של מימן. באמצעות תכונה זו של TiFe, מימן יכול להיות מאוחסן בבטחה, כלומר, אין צורך להשתמש בלוני גז פלדה בלחץ גבוה כדי לאחסן מימן. בתנאים מסוימים, TiFe יכול גם לשחרר מימן, ו-TiFe נקרא חומר אחסון אנרגיה.
