Titâniotem muitas propriedades excelentes: a gravidade específica do titânio é de 4,5g/cm3, que representa apenas 56% do aço estrutural comum, enquanto sua resistência é equivalente ou superior à do aço estrutural comum. Entre os materiais estruturais metálicos, o titânio apresenta a maior resistência específica.
O ponto de fusão do titânio é de 1.668 graus, que é ligeiramente superior ao do ferro e do níquel, e mais de 1.000 graus superior ao do alumínio e do magnésio. Portanto, como material estrutural de metal leve, a liga de titânio tem resistência térmica muito melhor do que as ligas de alumínio e magnésio, e a temperatura de uso chega a 600 graus.
O titânio pode facilmente formar uma película de óxido sólido com oxigênio na superfície em uma atmosfera oxidante, o que o torna excelente resistência à corrosão em meios oxidantes ácidos, álcalis e salinos, especialmente em cloro úmido e água do mar.
O titânio possui uma estrutura cristalina alotrópica. Acima de 885 graus, é a fase da rede hexagonal compacta, e abaixo dela está a fase da rede cúbica de titânio. Portanto, após adicionar diferentes elementos de liga, as ligas de titânio podem ser divididas em três categorias: -, - e +. A alotropia do titânio permite obter ligas com propriedades completamente diferentes e tem um grande efeito de tratamento térmico ao adicionar diferentes elementos de liga.
O coeficiente de expansão do titânio é 8,2×10－6/grau, que é menor do que o dos metais estruturais em geral. A tensão é pequena durante o resfriamento rápido e o aquecimento rápido e é adequado para uso em ambientes com mudanças de temperatura.
O titânio tem boa tenacidade e resistência à fadiga, e seu desempenho de soldagem também é muito bom. O titânio tem bom desempenho em baixas temperaturas e não apresenta fragilidade em baixas temperaturas em -196 graus. Estas propriedades são muito adequadas para aplicações estruturais.
O titânio tem baixa condutividade térmica e não é magnético. Algumas ligas de titânio também possuem propriedades supercondutoras, propriedades de memória e propriedades de armazenamento de hidrogênio.
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