Tytan jest pierwiastkiem o liczbie atomowej 22 i masie atomowej 47,8681. Posiada dwie odmiany alotropowe niskotemperaturową α, krystalizującą w układzie heksagonalnym
o strukturze zwartej HZ (a= 0,295 nm, c-0,468nm) oraz wysokotemperaturową β, krystalizującą w układzie regularnym o strukturze przestrzennie centrowanej RPC (a=0,328nm). Temperatura przemiany alotropowej wynosi 882,5°C i zależy od stopnia czystości tytanu. Struktura tytanu w temperaturze otoczenia zawiera jedynie fazę α. Tytan po wyżarzaniu może mieć morfologię iglastą lub równoosiową [1].
Temperatura topnienia Ti wynosi ok. 1668°C, a wrzenia – ok. 3260°C. Gęstość Ti
w temperaturze pokojowej wynosi ok. 4,507 g/cm3, natomiast w 885°C (Tiβ) – ok. 4,35 g/cm3
i jest znacząco mniejsza od Fe, Ni lub Cu. Pojemność cieplna właściwa Ti w temperaturze pokojowej wynosi 540,5 J/(kg*K) . Tytan charakteryzuje się bardzo małą przewodnością cieplną, ok. 18,9 W/(m*K), mniejszą niż żelaza3÷4 razy, a miedzi aż 16 razy. Współczynnik rozszerzalności cieplnej Ti jest również mniejszy niż Fe i wynosi ok. 8,2*10–6 1/K. [2]
Tytan jest pierwiastkiem para magnetycznym. W produkcji tytanu metalicznego największe znaczenie mają minerały z grupy rutylu (dwutlenki tytanu – TiO2) i ilmenitu (złożone tlenki tytanu z dwuwartościowym żelazem – FeTiO3). Główną trudnością
w wyprodukowaniu czystego Ti jest jego silne powinowactwo do tlenu, azotu i węgla. Metoda przemysłowego otrzymywania tego metalu polega na redukcji czterochlorku tytanu magnezem w obecności gazu szlachetnego w temperaturze 800÷900°C. Produktem tego procesu jest tytan w postaci gąbczastej, zwany gąbką tytanową, którą następnie przetapia się na lity metal, najczęściej dwukrotnie w próżniowym piecu elektrycznym łukowym, rzadziej w piecu elektronowym lub plazmowym. Jedną z innych stosowanych metod wytwarzania tytanu jest termiczna dysocjacja czterooka tytanu. Metoda ta jest droga, ale dająca bardzo czysty tytan, tzw. jodkowy. Metaliczny tytan jest drogi, gdyż w porównaniu z innymi metalami konstrukcyjnymi, jego wytwarzanie związane jest z dużym zużyciem energii i surowców. [2]
Tytan techniczny zawiera niewielkie ilości żelaza i pierwiastków międzywęzłowych
(C, N, O i H). Tlen w największym stopniu wpływa na wytrzymałość tytanu, stąd też pierwiastek ten traktowany jest, jako dodatek stopowy. Wzrost wytrzymałości spowodowany jest w tym przypadku umocnieniem roztworu α. Pozostałe domieszki traktowane są, jako zanieczyszczenia, jednakże przy ocenie właściwości mechanicznych tytany, bierze się pod uwagę efekt umocnienia pochodzących także od tych pierwiastków. Obecność wodoru uważana jest za szczególnie niekorzystną z powodu efektu kruchości, jaki ten pierwiastek wywołuje [1].
Tytan posiada mniejszą wytrzymałość w porównaniu ze stopami tytanu, ale charakteryzuje się większą odpornością korozyjną i niższą ceną. Tytan jest odporny na działanie wody morskiej, kwasu azotowego, dwutlenku siarki, siarkowodoru, roztopionej siarki, siarczków, siarczanów itd. Wykazuje także odporność na korozję wżerową, międzykrystaliczną i naprężeniową [1]
Wysoka odporność tytanu na korozję związana jest z jego dużym powinowactwem do tlenu i tworzeniem na powierzchni metalu stabilnej, ściśle przylegającej do podłoża, pasywnej warstwy tlenków. Tytan nie posiada dużej wytrzymałości, jednakże można go umocnić pod wpływem przeróbki plastycznej na zimno.
[1] Bylica A.: Sieniawski J.: Tytan i jego stopy, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1985r.
[2] Dobrzański L.A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Materiały inżynierskie z podstawami projektowania materiałowego, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Gliwice – Warszawa 2002