Атрибут:
Металічний елемент, титан відомий своїм високим співвідношенням міцності до маси. Це міцний метал із низькою щільністю, який є досить пластичним (особливо в середовищі, вільном від кисню), блискучим і має металічно-білий колір. Порівняно висока температура плавлення (понад 1650 °C або 3000 °F) робить його корисним як тугоплавкий метал. Титан є парамагнітним і має порівняно низьку електричну та теплову провідність.
Комерційні марки титану (99,2 % чистоти) мають межу міцності на розтяг близько 434 МПа (63 000 фунт-сила/кв. дюйм), що дорівнює межі міцності звичайних низькоякісних сталевих сплавів, але їх густина нижча. Титан на 60 % щільніший за алюміній, але вдвічі міцніший за найпоширеніший алюмінієвий сплав 6061-T6. Деякі титанові сплави (наприклад, Beta C) досягають межі міцності на розтяг понад 1400 МПа (200 000 фунт-сила/кв. дюйм). Однак титан втрачає міцність при нагріванні вище 430 °C (806 °F).
Титан менш твердий, ніж деякі марки термообробленої сталі, є непарамагнітним і поганим провідником тепла й електричного струму. Обробка різанням вимагає дотримання певних заходів безпеки, оскільки матеріал може залипати при використанні тупих інструментів або неправильних методів охолодження. Як і сталеві конструкції, титанові конструкції мають границю втоми, що забезпечує їх тривалий термін служби в певних застосуваннях. Титанові сплави мають меншу жорсткість порівняно з багатьма іншими конструкційними матеріалами, наприклад алюмінієвими сплавами та вуглецевим волокном.
Метал є диморфною аллотропною модифікацією гексагональної α-форми, яка перетворюється на об’ємно-центровану кубічну (ґраткову) β-форму при 882 °C (1620 °F). Питома теплоємність α-форми різко зростає під час нагрівання до цієї температури переходу, але потім зменшується й залишається досить постійною для β-форми незалежно від температури. Подібно до цирконію та гафнію, існує додаткова омега-фаза, яка термодинамічно стабільна за високих тисків, але метастабільна за атмосферного тиску. Ця фаза зазвичай має гексагональну (ідеальну) або тригональну (деформовану) структуру й може розглядатися як результат «м’якого» поздовжнього акустичного фонона β-фази, що призводить до колапсу площин атомів.
Як алюміній і магній, титан і його сплави негайно окиснюються при контакті з повітрям. Титан легко реагує з киснем при 1200 °C (2190 °F) в повітрі та при 610 °C (1130 °F) у чистому кисні, утворюючи діоксид титану. Проте при кімнатній температурі він повільно реагує з водою й повітрям, оскільки утворює пасивний оксидний шар, який захищає масивний метал від подальшого окиснення. Під час утворення цей захисний шар має товщину лише 1–2 нм, але поступово зростає, досягаючи товщини 25 нм протягом чотирьох років.
Атмосферна пасивація надає титану виняткову стійкість до корозії, майже еквівалентну платині, і забезпечує його стійкість до дії розведених сірчаної та соляної кислот, розчинів хлоридів та більшості органічних кислот. Однак титан піддається корозії під дією концентрованих кислот. Як випливає з його негативного окисно-відновного потенціалу, титан є термодинамічно дуже реактивним металом, який горить у звичайній атмосфері при температурах нижчих за температуру плавлення. Плавлення можливе лише в інертній атмосфері або у вакуумі. При 550 °C (1022 °F) він реагує з хлором. Титан також реагує з іншими галогенами й поглинає водень.
Титан — один із небагатьох елементів, що горять у чистому азоті, реагуючи при 800 °C (1470 °F) з утворенням нітриду титану, що призводить до крихкості. Через високу реакційну здатність із киснем, азотом та деякими іншими газами нитки з титану використовуються в сублімаційних титанових насосах як поглиначі цих газів. Такі насоси недорого й надійно створюють надзвичайно низький тиск у системах ультрависокого вакууму.
Параметр:
Марка |
Діаметр (мм) |
Товщина стінки (мм) |
область |
Виробництво |
Стандартних |
|
ГР1 |
3~5 |
0.2~0.6 |
М |
Холоднокатаний |
ASTM B 861 |
|
>5~10 |
0.3~1.25 |
||||
Застосування:
1) Ортопедичні імплантати: штучні суглоби, металеві пластини, ортопедичні цвяхи, металеві стержні для ортопедичного використання, внутрішньомозкові цвяхи, кісткові голки, пристрої для фіксації хребта.
2) Кардіологічні імплантати: штучні клапани серця, кардіостимулятори, серцеві катетери та стенти у кровоносних судинах.
3) Офтальмологічні імплантати: штучний кришталик.
4) Стоматологічні імплантати: стоматологічний імплантат, тягові цвяхи, цвяхи для кореневих каналів, пристрої для внутрішньої фіксації тощо.
5) Пластикаційні матеріали: імпланти для збільшення грудей, інтраокулярні пластикаційні матеріали, пластикаційні матеріали в ортопедії.