يصف
التيتانيوم عنصر معدني، وهو معروف بنسبة قوته إلى وزنه العالية. إنه معدن قوي ذو كثافة منخفضة وليونة تمامًا (خاصة في بيئة خالية من الأكسجين) ولامع ولونه أبيض معدني. نقطة الانصهار العالية نسبيًا (أكثر من 1650 درجة مئوية أو 3000 درجة فهرنهايت) تجعله مفيدًا كمعدن مقاوم للحرارة. إنه مغناطيسي وله توصيل كهربائي وحراري منخفض إلى حد ما.
تتمتع درجات التيتانيوم التجارية (99.2٪ نقية) بقوة شد نهائية تبلغ حوالي 434 ميجا باسكال (63000 رطل لكل بوصة مربعة)، أي ما يعادل قوة سبائك الفولاذ الشائعة منخفضة الجودة، ولكنها أقل كثافة. التيتانيوم أكثر كثافة بنسبة 60% من الألومنيوم، ولكنه أقوى بمرتين من سبائك الألومنيوم 6061-T6 الأكثر استخدامًا. تحقق بعض سبائك التيتانيوم (مثل Beta C) قوة شد تزيد عن 1400 ميجا باسكال (200000 رطل لكل بوصة مربعة). ومع ذلك، يفقد التيتانيوم قوته عند تسخينه فوق 430 درجة مئوية (806 درجة فهرنهايت).
التيتانيوم ليس بنفس صلابة بعض أنواع الفولاذ المعالج بالحرارة، وهو غير مغناطيسي وهو موصل رديء للحرارة والكهرباء. تتطلب عملية التصنيع اتخاذ احتياطات، لأن المادة قد تتلوث إذا لم يتم استخدام الأدوات الحادة وطرق التبريد المناسبة. مثل تلك المصنوعة من الفولاذ، تتمتع هياكل التيتانيوم بحد إجهاد يضمن طول العمر في بعض التطبيقات. تتميز سبائك التيتانيوم بصلابة أقل من العديد من المواد الإنشائية الأخرى مثل سبائك الألومنيوم وألياف الكربون.
المعدن عبارة عن متآصل ثنائي الشكل من شكل α سداسي يتحول إلى شكل مكعب متمركز حول الجسم (شبكة) عند 882 درجة مئوية (1620 درجة فهرنهايت). تزداد الحرارة النوعية للشكل α بشكل كبير عندما يتم تسخينها إلى درجة الحرارة الانتقالية هذه ولكنها تنخفض بعد ذلك وتبقى ثابتة إلى حد ما بالنسبة للشكل β بغض النظر عن درجة الحرارة. وعلى غرار الزركونيوم والهافنيوم، يوجد طور أوميغا إضافي، وهو مستقر ديناميكيًا حراريًا عند المستويات المرتفعة. الضغوط، ولكن شبه مستقر في الضغوط المحيطة. عادة ما تكون هذه المرحلة سداسية (مثالية) أو ثلاثية (مشوهة) ويمكن اعتبارها ناتجة عن فونون صوتي طولي ناعم للمرحلة β مما يسبب انهيار مستويات الذرات.
مثل الألومنيوم والمغنيسيوم، يتأكسد معدن التيتانيوم وسبائكه فور تعرضه للهواء. يتفاعل التيتانيوم بسهولة مع الأكسجين عند 1200 درجة مئوية (2190 درجة فهرنهايت) في الهواء، وعند 610 درجة مئوية (1130 درجة فهرنهايت) في الأكسجين النقي، مكونًا ثاني أكسيد التيتانيوم. ومع ذلك، فهو بطيء في التفاعل مع الماء والهواء في درجات الحرارة المحيطة لأنه يشكل طبقة أكسيد سلبية تحمي كتلة المعدن من المزيد من الأكسدة. عندما تتشكل لأول مرة، يبلغ سمك هذه الطبقة الواقية 1-2 نانومتر فقط ولكنها تستمر في النمو ببطء؛ يصل إلى سمك 25 نانومتر في أربع سنوات.
يمنح التخميل الجوي التيتانيوم مقاومة ممتازة للتآكل، تعادل تقريبًا البلاتين، وقادر على تحمل الهجوم بواسطة أحماض الكبريتيك والهيدروكلوريك المخففة، ومحاليل الكلوريد، ومعظم الأحماض العضوية. ومع ذلك، يتآكل التيتانيوم بواسطة الأحماض المركزة. كما يتبين من إمكانات الأكسدة والاختزال السلبية، فإن التيتانيوم هو معدن تفاعلي للغاية من الناحية الديناميكية الحرارية يحترق في الغلاف الجوي العادي عند درجات حرارة أقل من نقطة الانصهار. الذوبان ممكن فقط في جو خامل أو في الفراغ. عند درجة حرارة 550 درجة مئوية (1022 درجة فهرنهايت)، يتحد مع الكلور. كما أنه يتفاعل مع الهالوجينات الأخرى ويمتص الهيدروجين.
التيتانيوم هو أحد العناصر القليلة التي تحترق في غاز النيتروجين النقي، ويتفاعل عند 800 درجة مئوية (1470 درجة فهرنهايت) لتكوين نيتريد التيتانيوم، الذي يسبب التقصف. نظرًا لتفاعلها العالي مع الأكسجين والنيتروجين وبعض الغازات الأخرى، يتم استخدام خيوط التيتانيوم في مضخات تسامي التيتانيوم كمنظف لهذه الغازات. تنتج هذه المضخات بشكل غير مكلف وموثوق ضغوطًا منخفضة للغاية في أنظمة التفريغ العالية جدًا.
