チタンのトップ 10 特性

(1) 低密度、高強度、比強度
チタンの密度は 4.51g/cm3、鋼鉄の 57% で、チタンはアルミニウムの 2 倍未満の重さで、アルミニウムの 3 倍の強度があります。 チタン合金の比強度（強度/密度比）は、工業用合金で最も大きく使用されます（表2-1を参照）。チタン合金の比強度はステンレス鋼の3.5倍です。 アルミニウム合金の1.3倍。 マグネシウム合金の1.7倍なので、航空宇宙産業には欠かせない材料の構造です。
(2) 優れた耐食性
チタンの不動態化は酸化膜の存在に依存し、酸化媒体中での耐食性は還元媒体中でよりもはるかに優れています。 還元性媒体では高率の腐食が発生します。 チタンは、海水、湿った塩素ガス、亜塩素酸塩および次亜塩素酸塩溶液、硝酸、クロム酸、金属塩化物、硫化物、有機酸などの一部の腐食性媒体では腐食しません。 ただし、チタンと反応して水素を生成する媒体 (塩酸や硫酸など) では、通常、チタンの腐食速度が高くなります。 しかし、酸に少量の酸化剤を添加すると、チタンの表面に不動態皮膜が形成されます。 したがって、チタンは強硫酸・硝酸や塩酸・硝酸混合液、さらには遊離塩素を含む塩酸に対しても耐食性を示します。 チタンの保護酸化膜は、金属が水に遭遇すると、たとえ少量の水や水蒸気であっても形成されることがよくあります。 チタンが水が完全に存在しない状態で強い酸化環境にさらされると、急速な酸化が起こり、激しい反応が起こり、場合によっては自然発火も起こります。 このような現象は、チタンが過剰な窒素酸化物を含む発煙硝酸と反応した場合や、チタンが乾燥塩素ガスと反応した場合に発生します。 したがって、このような反応を防ぐためには、ある程度の水分が必要です。
(3) 耐熱性が良い
通常、アルミニウムは 150 度、ステンレス鋼は本来の性能が失われる 310 度、チタン合金は 500 度程度でも良好な機械的特性を維持します。 航空機の速度が音速の2.7倍に達すると、航空機構造の表面温度は230度に達し、アルミニウム合金やマグネシウム合金は使用できなくなりますが、チタン合金は要件を満たすことができます。 チタンは耐熱性に優れており、航空エンジンのコンプレッサーのディスクやブレード、航空機の後部胴体外板などに使用されています。
(4) 優れた低温性能
特定のチタン合金（Ti - 5AI - 2.5SnELI など）は、温度が低下すると強度が増加しますが、低下による可塑性はそれほど大きくなく、低温でも良好な延性と靭性を維持します。超低温での使用に適しています。 乾燥液体水素や液体酸素のロケットエンジンや有人宇宙船の超低温コンテナや保管箱に使用できます。
(5) 非磁性
チタンは非磁性で、潜水艦の砲弾に使用されており、機雷の爆発を引き起こしません。
(6) 熱伝導率が小さい
チタンの熱伝導率は小さく、鋼の1/5、アルミニウムの1/13、銅の1/25です。 チタンは熱伝導率が悪いのが欠点ですが、場合によってはチタンの特徴を利用することもできます。

(7) 低弾性率
チタンと他の金属の弾性率の比較を表2-3に示します。 チタンの弾性率は鋼の55%に過ぎず、構造材料として使用する場合、弾性率が低いことが欠点となります。
(8) 引張強さと降伏強さは非常に近い値です。
Ti-6AI-4V チタン合金の引張強さは 960MPa、降伏強さは 892MPa、両者の差はわずか 58MPa です。
(9) チタンは高温で酸化しやすい。

チタンは水素と酸素の結合力が強いため、酸化や水素吸収の防止に注意が必要です。 チタン溶接は、汚染を防ぐためにアルゴン保護下で実行する必要があります。 チタンのチューブとプレートは真空下で熱処理する必要があり、チタン鍛造品の熱処理は微酸化雰囲気を制御する必要があります。

(10) 減衰抵抗が低い
時計と同じ形状、同じ大きさのチタンや他の金属素材（銅、鋼）に同じ力を加えると、長時間の音、つまり叩くことによってチタン製の時計が振動することが分かります。時計に与えられたエネルギーは消えにくいため、チタンは制振性能が低いと言えます。