الخصائص الفيزيائية للتيتانيوم

يحتوي التيتانيوم على بريق معدني وليونة. سرعة انتشار الصوت فيه 5090 م/ث. الخصائص الرئيسية للتيتانيوم هي الكثافة المنخفضة والقوة الميكانيكية العالية وسهولة المعالجة.
تتمتع سبائك التيتانيوم الجديدة بمقاومة جيدة للحرارة ويمكن استخدامها لفترة طويلة عند درجات حرارة تصل إلى 600 درجة أو أعلى.
تتمتع سبائك التيتانيوم بمقاومة جيدة لدرجات الحرارة المنخفضة. سبائك التيتانيوم ذات درجة الحرارة المنخفضة مثل TA7 (Ti-5Al-2.5Sn)، TC4 (Ti-6Al-4V)، وTi-2.5Zr -1.5Mo، والتي تمثل سبائك التيتانيوم، تظهر زيادة في القوة مع انخفاض درجة الحرارة، ولكن تغير طفيف في اللدونة. الحفاظ على الليونة والمتانة الجيدة عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى -196-253 درجة، وتجنب هشاشة المعدن على البارد، وهي مادة مثالية للحاويات ذات درجات الحرارة المنخفضة، وصهاريج التخزين، وغيرها من المعدات.
يتمتع معدن التيتانيوم بأداء قوي ضد التخميد، وبعد تعرضه للاهتزازات الميكانيكية والكهربائية، فإن وقت تخفيف الاهتزاز الخاص به هو الأطول مقارنة بمعادن الفولاذ والنحاس. يمكن استخدام أداء التيتانيوم كفيلم اهتزازي للشوك الرنانة، والكسارات الطبية بالموجات فوق الصوتية، ومكبرات الصوت المتطورة.
يعد التيتانيوم عنصرًا مهمًا في صناعة السبائك في الفولاذ والسبائك، لكن قوته النوعية تحتل المرتبة الأولى بين المعادن. [6] نقطة الانصهار 1668 درجة، الحرارة الكامنة للانصهار 3.7-5.0 كيلو كالوري/جرام ذرة، نقطة الغليان 3260 ± 20 درجة، الحرارة الكامنة التبخير 102.5-112.5 كيلو كالوري/جرام ذرة، درجة الحرارة الحرجة 4350 درجة، الضغط الحرج 1130 ضغط جوي. الموصلية الحرارية والموصلية للتيتانيوم سيئة، تشبه أو أقل قليلاً من تلك الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ. يتمتع التيتانيوم بموصلية فائقة، ودرجة الحرارة الحرجة فائقة التوصيل للتيتانيوم النقي هي 0.38-0.4K. عند 25 درجة، تبلغ السعة الحرارية للتيتانيوم 0.126 سعرة حرارية/جرام درجة ذرية، والمحتوى الحراري هو 1149 سعرة حرارية/جرام درجة ذرية، والإنتروبيا 7.33 سعرة حرارية/جرام درجة ذرية.
يتمتع التيتانيوم بمرونة، ويمكن أن تصل استطالة التيتانيوم عالي النقاء إلى 50-60%، ويمكن أن يصل تقليل المساحة إلى 70-80%، لكن قوة الانكماش منخفضة (أي القوة المتولدة أثناء الانكماش). إن وجود الشوائب في التيتانيوم له تأثير كبير على خواصه الميكانيكية، وخاصة الشوائب الخلالية (الأكسجين والنيتروجين والكربون) التي يمكن أن تحسن بشكل كبير من قوة التيتانيوم وتقلل بشكل كبير من اللدونة. يتم تحقيق الخواص الميكانيكية الممتازة للتيتانيوم كمادة هيكلية من خلال التحكم الصارم في محتوى الشوائب المناسب وإضافة عناصر السبائك.
التيتانيوم النقي هو معدن غير مغناطيسي يصعب مغنطته حتى في المجالات المغناطيسية العالية. وهو غير سام ويتوافق بشكل جيد مع الأنسجة والدم البشري، لذلك يتم اعتماده من قبل المجتمع الطبي. سبائك التيتانيوم عبارة عن مادة ممغنطة ذات نفاذية تبلغ 1.00004.
يشير التشابه بين قوة الشد وقوة الخضوع للتيتانيوم إلى أن نسبة قوة الخضوع (قوة الشد / قوة الخضوع) عالية، مما يشير إلى ضعف التشوه البلاستيكي للمواد المعدنية التيتانيوم أثناء التشكيل. نظرًا للنسبة الكبيرة من حد العائد إلى المعامل المرن للتيتانيوم، فإن قدرة التيتانيوم أثناء التشكيل تكون عالية.
على الرغم من أن التوصيل الحراري لمعدن التيتانيوم أقل من الفولاذ الكربوني والنحاس، إلا أنه بسبب مقاومته الممتازة للتآكل، يمكن تقليل سمك جدار التيتانيوم بشكل كبير. علاوة على ذلك، فإن التبادل الحراري بين السطح والبخار عبارة عن تكثيف القطرات، مما يقلل من المقاومة الحرارية. يمكن أن يؤدي غياب القشور على سطح التيتانيوم أيضًا إلى تقليل المقاومة الحرارية، مما يحسن بشكل كبير أداء نقل الحرارة للتيتانيوم.
يبلغ معامل مرونة التيتانيوم 106.4 جيجا باسكال في درجة حرارة الغرفة، وهو ما يمثل 57% من معامل مرونة الفولاذ.