Φυσικές Ιδιότητες Τιτανίου

Το τιτάνιο έχει μεταλλική λάμψη και ολκιμότητα. Η ταχύτητα διάδοσης του ήχου σε αυτό είναι 5090 m/s. Τα κύρια χαρακτηριστικά του τιτανίου είναι η χαμηλή πυκνότητα, η υψηλή μηχανική αντοχή και η εύκολη επεξεργασία.
Το νέο κράμα τιτανίου έχει καλή αντοχή στη θερμότητα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασίες 600 μοιρών ή υψηλότερες.
Τα κράματα τιτανίου έχουν καλή αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες. Κράματα τιτανίου χαμηλής θερμοκρασίας όπως TA7 (Ti-5Al-2.5Sn), TC4 (Ti-6Al-4V) και Ti-2.5Zr -1.5Mo, τα οποία είναι αντιπροσωπευτικά των κραμάτων τιτανίου, παρουσιάζουν αύξηση της αντοχής με τη μείωση της θερμοκρασίας, αλλά μικρή αλλαγή στην πλαστικότητα. Διατηρώντας καλή ολκιμότητα και σκληρότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες -196-253 βαθμών, αποφεύγοντας την ψυχρή ευθραυστότητα του μετάλλου, είναι ιδανικό υλικό για δοχεία χαμηλής θερμοκρασίας, δεξαμενές αποθήκευσης και άλλο εξοπλισμό.
Το μέταλλο τιτάνιο έχει ισχυρή απόδοση κατά της απόσβεσης και αφού υποβληθεί σε μηχανικούς και ηλεκτρικούς κραδασμούς, ο δικός του χρόνος εξασθένησης κραδασμών είναι ο μεγαλύτερος σε σύγκριση με τα μέταλλα χάλυβα και χαλκού. Η απόδοση του τιτανίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δονούμενη μεμβράνη για πιρούνια συντονισμού, ιατρικούς θραυστήρες υπερήχων και ηχεία υψηλής ποιότητας.
Το τιτάνιο είναι ένα σημαντικό στοιχείο κράματος σε χάλυβα και κράματα, αλλά η ειδική αντοχή του κατατάσσεται στην πρώτη θέση μεταξύ των μετάλλων. [6] Σημείο τήξεως 1668 βαθμοί , λανθάνουσα θερμότητα τήξης 3.7-5.0 kcal/γραμμάριο άτομο, σημείο βρασμού 3260 ± 20 βαθμοί , λανθάνουσα θερμότητα εξάτμιση 102.5-112.5 kcal/γραμμάριο άτομο, κρίσιμη θερμοκρασία 4350 μοίρες, κρίσιμη πίεση 1130 ατμοσφαιρική πίεση. Η θερμική αγωγιμότητα και η αγωγιμότητα του τιτανίου είναι κακή, παρόμοια ή ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή του ανοξείδωτου χάλυβα. Το τιτάνιο έχει υπεραγωγιμότητα και η υπεραγώγιμη κρίσιμη θερμοκρασία του καθαρού τιτανίου είναι 0.{13}}.4K. Στους 25 βαθμούς, η θερμοχωρητικότητα του τιτανίου είναι 0,126 θερμίδες/γραμμάριο ατομικοί βαθμοί, η ενθαλπία είναι 1149 θερμίδες/γραμμάριο ατομικοί βαθμοί και η εντροπία είναι 7,33 θερμίδες/γραμμάριο ατομικοί βαθμοί.
Το τιτάνιο έχει πλαστικότητα και η επιμήκυνση του τιτανίου υψηλής καθαρότητας μπορεί να φτάσει το 50-60%, και η μείωση της επιφάνειας μπορεί να φτάσει το 70-80%, αλλά η αντοχή συρρίκνωσης είναι χαμηλή (δηλ. η δύναμη που δημιουργείται κατά τη συρρίκνωση). Η παρουσία ακαθαρσιών στο τιτάνιο έχει σημαντικό αντίκτυπο στις μηχανικές του ιδιότητες, ιδιαίτερα στις ενδιάμεσες ακαθαρσίες (οξυγόνο, άζωτο, άνθρακας) που μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την αντοχή του τιτανίου και να μειώσουν σημαντικά την πλαστικότητά του. Οι εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες του τιτανίου ως δομικού υλικού επιτυγχάνονται με τον αυστηρό έλεγχο της κατάλληλης περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες και την προσθήκη στοιχείων κράματος.
Το καθαρό τιτάνιο είναι ένα μη μαγνητικό μέταλλο που είναι δύσκολο να μαγνητιστεί ακόμα και σε υψηλά μαγνητικά πεδία. Είναι μη τοξικό και έχει καλή συμβατότητα με ανθρώπινους ιστούς και αίμα, γι' αυτό υιοθετείται από την ιατρική κοινότητα. Το κράμα τιτανίου είναι ένα παραμαγνητικό υλικό με διαπερατότητα 1,00004.
Η ομοιότητα μεταξύ της αντοχής εφελκυσμού και της αντοχής διαρροής του τιτανίου δείχνει ότι ο λόγος αντοχής του σε εφελκυσμό (αντοχή εφελκυσμού/αντοχή διαρροής) είναι υψηλός, υποδηλώνοντας κακή πλαστική παραμόρφωση μεταλλικών υλικών τιτανίου κατά τη διαμόρφωση. Λόγω της μεγάλης αναλογίας του ορίου απόδοσης προς το μέτρο ελαστικότητας του τιτανίου, η ικανότητα επαναφοράς του τιτανίου κατά τη χύτευση είναι υψηλή.
Αν και η θερμική αγωγιμότητα του μετάλλου τιτανίου είναι χαμηλότερη από αυτή του ανθρακούχου χάλυβα και του χαλκού, λόγω της εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση, το πάχος του τοιχώματος του τιτανίου μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Επιπλέον, η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ της επιφάνειας και του ατμού είναι συμπύκνωση σταγονιδίων, η οποία μειώνει τη θερμική αντίσταση. Η απουσία απολέπισης στην επιφάνεια του τιτανίου μπορεί επίσης να μειώσει τη θερμική αντίσταση, βελτιώνοντας σημαντικά την απόδοση μεταφοράς θερμότητας του τιτανίου.
Ο συντελεστής ελαστικότητας του τιτανίου είναι 106,4 GPa σε θερμοκρασία δωματίου, που είναι το 57% αυτού του χάλυβα.