属性:
金属元素の一つであるチタンは、その高強度対重量比で知られています。これは密度が低く、強度が高い金属であり、特に酸素のない環境下では非常に延性に富み、光沢があり、金属的な白色を呈します。比較的高い融点(1,650℃以上、または3,000°F以上)を持つため、耐火金属として有用です。また、常磁性を示し、電気伝導性および熱伝導性は比較的低いです。
商業用(純度99.2%)チタンの引張強さは約434 MPa(63,000 psi)であり、一般的な低品位鋼合金と同等であるが、密度はそれより低い。チタンはアルミニウムよりも60%高密度であるが、最も広く使用されているアルミニウム合金6061-T6よりも2倍以上強い。特定のチタン合金(例:Beta C)では、引張強さが1400 MPa(200,000 psi)を超える場合がある。ただし、チタンは430 °C(806 °F)を超えて加熱されると強度を失う。
チタンは、一部の熱処理鋼に比べて硬度は劣るが、非磁性であり、熱および電気の伝導性は低い。切削加工には注意が必要であり、鋭利な工具や適切な冷却方法を用いないと、材料がガリング(咬みつき)を起こす可能性がある。鋼で製造された構造物と同様に、チタン構造物にも疲労限界があり、一部の用途において長寿命が保証される。チタン合金は、アルミニウム合金や炭素繊維などの他の構造材料に比べて剛性が低い。
この金属は、六角晶系のα形と呼ばれる異形体であり、882 °C(1,620 °F)で体心立方(格子)β形に変化する。α形の比熱は、この転移温度まで加熱されるにつれて急激に増加するが、その後低下し、β形では温度に関係なくほぼ一定となる。ジルコニウムおよびハフニウムと同様に、追加のω相が存在し、これは高圧下では熱力学的に安定であるが、常圧下では準安定である。この相は通常、六角晶系(理想)または三方晶系(歪んだもの)であり、β相の軟らかい縦音響フォノンによって原子面が崩壊することに起因すると考えられる。
アルミニウムやマグネシウムと同様に、チタン金属およびその合金は空気中にさらされると直ちに酸化します。チタンは、空気中では1,200°C(2,190°F)で、純酸素中では610°C(1,130°F)で酸素と容易に反応し、二酸化チタンを生成します。しかし、常温の水および空気中では反応が遅く、これは表面に不動態化酸化被膜が形成され、バルク金属のさらなる酸化を防ぐためです。この保護層は最初形成された時点でわずか1–2 nmの厚さですが、その後もゆっくりと成長を続け、4年で25 nmに達します。
大気中での被膜形成(パッシベーション)により、チタンは優れた耐食性を示し、白金にほぼ匹敵する。希薄な硫酸および塩酸、塩化物水溶液、およびほとんどの有機酸による攻撃にも耐えることができる。しかし、チタンは濃酸によって腐食される。その負の酸化還元電位からも示されるように、チタンは熱力学的に非常に反応性の高い金属であり、融点よりも低い温度で通常の大気中で燃焼する。溶融は不活性雰囲気下または真空下でのみ可能である。550 °C(1,022 °F)では、チタンは塩素と反応する。また、他のハロゲンとも反応し、水素を吸収する。
チタンは、純粋な窒素ガス中で燃焼する数少ない元素の一つであり、800 °C(1,470 °F)で反応してチタン窒化物を生成し、これにより脆化が引き起こされる。チタンは酸素、窒素およびその他の一部の気体と非常に反応性が高いため、チタンフィラメントはこれらの気体を除去するためのスカベンジャーとしてチタン昇華ポンプに用いられる。このようなポンプは、極低温真空システムにおいて、低コストかつ信頼性高く極めて低い圧力を発生させる。
パラメータ:
非合金チタンおよび合金チタン板 | |||||
グレード |
厚さ(mm) |
仕様(mm) |
州 |
製造 |
標準 |
GR1 |
4.1~6.0 |
|
M |
冷間圧延 |
ASTM B265 |
>4.1~60.0 |
0.3~0.5×400~600×<1500mm |
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0.3~4.0 | |||||
0.5~4.0 | |||||
0.8~4.0 | |||||
適用:
1) 整形外科インプラント:人工関節、金属プレート、整形外科用釘、整形外科用金属ロッド、髄内釘、骨用針、脊椎固定装置。
2) 心臓医療用インプラント:人工心臓弁、心臓ペースメーカー、心臓カテーテルおよび血管内ステント。
3) 眼科インプラント:人工水晶体。
4) 歯科インプラント:歯科インプラント、牽引釘、根管用釘、内部固定装置など。
5) 充填材:乳房充填材、眼内充填材、整形外科用充填材。