Attribut
Élément métallique, le titane est reconnu pour son rapport résistance/poids élevé. C'est un métal solide de faible densité, assez ductile (surtout dans un environnement sans oxygène), brillant et de couleur blanc métallique. Le point de fusion relativement élevé (plus de 1 650 °C ou 3 000 °F) le rend utile comme métal réfractaire. Il est paramagnétique et possède une conductivité électrique et thermique assez faible.
Les qualités commerciales de titane (pures à 99,2 %) ont une résistance à la traction ultime d'environ 434 MPa (63 000 psi), égale à celle des alliages d'acier courants de qualité inférieure, mais sont moins denses. Le titane est 60 % plus dense que l'aluminium, mais plus de deux fois plus résistant que l'alliage d'aluminium 6061-T6 le plus couramment utilisé. Certains alliages de titane (par exemple Beta C) atteignent des résistances à la traction supérieures à 1 400 MPa (200 000 psi). Cependant, le titane perd de sa résistance lorsqu'il est chauffé au-dessus de 430 °C (806 °F).
Le titane n'est pas aussi dur que certaines qualités d'acier traité thermiquement, il est non magnétique et mauvais conducteur de chaleur et d'électricité. L'usinage nécessite des précautions, car le matériau peut s'écailler si des outils tranchants et des méthodes de refroidissement appropriées ne sont pas utilisés. Comme celles en acier, les structures en titane ont une limite de fatigue qui garantit la longévité dans certaines applications. Les alliages de titane ont moins de rigidité que de nombreux autres matériaux structurels tels que les alliages d'aluminium et la fibre de carbone.
Le métal est un allotrope dimorphique d'une forme hexagonale α qui se transforme en une forme β cubique (réseau) centrée sur le corps à 882 °C (1 620 °F). La chaleur spécifique de la forme α augmente considérablement à mesure qu'elle est chauffée jusqu'à cette température de transition, mais diminue ensuite et reste assez constante pour la forme β quelle que soit la température. Semblable au zirconium et à l'hafnium, il existe une phase oméga supplémentaire, qui est thermodynamiquement stable à haute température. pressions, mais est métastable aux pressions ambiantes. Cette phase est généralement hexagonale (idéale) ou trigonale (déformée) et peut être considérée comme due à un phonon acoustique longitudinal doux de la phase β provoquant l'effondrement des plans d'atomes.
Comme l’aluminium et le magnésium, le titane et ses alliages s’oxydent immédiatement lorsqu’ils sont exposés à l’air. Le titane réagit facilement avec l'oxygène à 1 200 °C (2 190 °F) dans l'air et à 610 °C (1 130 °F) dans l'oxygène pur, formant du dioxyde de titane. Il est cependant lent à réagir avec l'eau et l'air à température ambiante car il forme une couche d'oxyde passive qui protège le métal en vrac d'une oxydation ultérieure. Lorsqu'elle se forme pour la première fois, cette couche protectrice n'a que 1 à 2 nm d'épaisseur mais continue de croître. lentement; atteignant une épaisseur de 25 nm en quatre ans.
La passivation atmosphérique confère au titane une excellente résistance à la corrosion, presque équivalente à celle du platine, capable de résister aux attaques des acides sulfurique et chlorhydrique dilués, des solutions de chlorure et de la plupart des acides organiques. Cependant, le titane est corrodé par les acides concentrés. Comme l'indique son potentiel rédox négatif, le titane est thermodynamiquement un métal très réactif qui brûle dans une atmosphère normale à des températures inférieures au point de fusion. La fusion n'est possible que dans une atmosphère inerte ou sous vide. À 550 °C (1 022 °F), il se combine avec le chlore. Il réagit également avec les autres halogènes et absorbe l'hydrogène.
Le titane est l'un des rares éléments qui brûle dans l'azote pur, réagissant à 800 °C (1 470 °F) pour former du nitrure de titane, ce qui provoque une fragilisation. En raison de leur grande réactivité avec l'oxygène, l'azote et certains autres gaz, les filaments de titane sont utilisés dans les pompes à sublimation en titane comme piégeurs de ces gaz. De telles pompes produisent de manière fiable et peu coûteuse des pressions extrêmement basses dans les systèmes à ultra-vide.
