कमरे के तापमान पर टाइटेनियम हवा में बहुत स्थिर होता है। जब इसे 400-550°C तक गर्म किया जाता है, तो इसे आगे ऑक्सीकरण से बचाने के लिए सतह पर एक मजबूत ऑक्साइड फिल्म बन जाती है। टाइटेनियम इसमें ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन को अवशोषित करने की प्रबल क्षमता होती है। ये गैसें धात्विक टाइटेनियम के लिए बहुत हानिकारक अशुद्धियाँ हैं। यहां तक कि बहुत छोटी मात्रा (0.01% ~ 0.005%) भी इसके यांत्रिक गुणों को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकती है।
टाइटेनियम यौगिकों में, टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2) का सबसे व्यावहारिक मूल्य है। Ti02 मानव शरीर के लिए निष्क्रिय और गैर विषैला है। इसमें उत्कृष्ट ऑप्टिकल गुणों की एक श्रृंखला है। Ti02 अपारदर्शी है और इसमें उच्च चमक और सफेदी, उच्च अपवर्तक सूचकांक और बिखरने की शक्ति, मजबूत छिपने की शक्ति और अच्छा फैलाव है। उत्पादित रंगद्रव्य एक सफेद पाउडर है, जिसे आमतौर पर टाइटेनियम सफेद के रूप में जाना जाता है, जिसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। टाइटेनियम रॉड की उपस्थिति स्टील के समान होती है, जिसका घनत्व 4.51 ग्राम/सेमी3 होता है, जो स्टील के 60% से कम होता है। यह दुर्दम्य धातुओं में सबसे कम घनत्व वाला धातु तत्व है। टाइटेनियम के यांत्रिक गुण, जिन्हें आमतौर पर यांत्रिक गुणों के रूप में जाना जाता है, शुद्धता से निकटता से संबंधित हैं। उच्च शुद्धता वाले टाइटेनियम में उत्कृष्ट मशीनिंग गुण होते हैं, जिसमें अच्छा बढ़ाव और क्षेत्र में कमी होती है, लेकिन इसकी ताकत कम होती है और यह संरचनात्मक सामग्री के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है। औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम में मध्यम मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं, इसमें उच्च शक्ति और प्लास्टिसिटी होती है, और यह संरचनात्मक सामग्री बनाने के लिए उपयुक्त है।
टाइटेनियम मिश्र धातुओं को कम शक्ति और उच्च प्लास्टिसिटी, मध्यम शक्ति और उच्च शक्ति में विभाजित किया जाता है, जो 200 (कम शक्ति) से 1300 (उच्च शक्ति) एमपीए तक होती है, लेकिन आम तौर पर टाइटेनियम मिश्र उच्च शक्ति मिश्र धातु के रूप में माना जा सकता है। वे एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से अधिक मजबूत होते हैं, जिन्हें मध्यम-शक्ति माना जाता है और ताकत के मामले में कुछ प्रकार के स्टील को पूरी तरह से प्रतिस्थापित कर सकते हैं। 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की ताकत में तेजी से कमी की तुलना में, कुछ टाइटेनियम मिश्र धातुएं अभी भी 600 डिग्री सेल्सियस पर अच्छी ताकत बनाए रख सकती हैं।
घने धात्विक टाइटेनियम को विमानन उद्योग द्वारा इसके हल्के वजन, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तुलना में अधिक ताकत और उच्च तापमान पर एल्यूमीनियम की तुलना में अधिक ताकत बनाए रखने की क्षमता के कारण अत्यधिक महत्व दिया जाता है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि टाइटेनियम का घनत्व स्टील का 57% है, इसकी विशिष्ट शक्ति (शक्ति/वजन अनुपात या शक्ति/घनत्व अनुपात को विशिष्ट शक्ति कहा जाता है) उच्च है, और इसकी संक्षारण-विरोधी, ऑक्सीकरण-रोधी और थकान-विरोधी क्षमताएं मजबूत हैं। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के 3/4 का उपयोग एयरोस्पेस संरचनात्मक मिश्र धातुओं द्वारा दर्शाए गए संरचनात्मक सामग्रियों के रूप में किया जाता है, और 1/4 मुख्य रूप से संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातुओं के रूप में उपयोग किया जाता है। टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च शक्ति और कम घनत्व, अच्छे यांत्रिक गुण, अच्छी कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध होता है। इसके अलावा, टाइटेनियम मिश्र धातुओं में खराब प्रक्रिया प्रदर्शन होता है और उन्हें संसाधित करना मुश्किल होता है। थर्मल प्रसंस्करण के दौरान, वे हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और कार्बन जैसी अशुद्धियों को आसानी से अवशोषित कर लेते हैं। इसमें खराब पहनने का प्रतिरोध और एक जटिल उत्पादन प्रक्रिया भी है। टाइटेनियम का औद्योगिक उत्पादन 1948 में शुरू हुआ। विमानन उद्योग के विकास की आवश्यकता के कारण टाइटेनियम उद्योग लगभग 8% की औसत वार्षिक वृद्धि दर से विकसित हुआ। वर्तमान में, लगभग 40,000 प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेड के साथ, दुनिया का टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण सामग्री का वार्षिक उत्पादन 30 टन से अधिक तक पहुंच गया है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम मिश्र धातु Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7), और औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम (TA1, TA2, और TA3) हैं।
टाइटेनियम छड़ और टाइटेनियम मिश्र धातु छड़ के लिए तीन ताप उपचार प्रक्रियाएं हैं:
1. ठोस समाधान उपचार और उम्र बढ़ने: उद्देश्य इसकी ताकत में सुधार करना है। अल्फा टाइटेनियम मिश्र धातु और स्थिर बीटा टाइटेनियम मिश्र धातु को मजबूत नहीं किया जा सकता है और गर्मी का इलाज नहीं किया जा सकता है, और केवल उत्पादन के दौरान एनील्ड किया जा सकता है। α+β टाइटेनियम मिश्र धातु और मेटास्टेबल β टाइटेनियम मिश्र धातु जिसमें थोड़ी मात्रा में α चरण होता है, को ठोस समाधान उपचार और उम्र बढ़ने के माध्यम से और मजबूत किया जा सकता है।
2. तनाव राहत एनीलिंग: इसका उद्देश्य प्रसंस्करण के दौरान उत्पन्न अवशिष्ट तनाव को खत्म करना या कम करना है। रासायनिक हमले को रोकें और कुछ संक्षारक वातावरणों में विरूपण को कम करें।
3. पूर्ण एनीलिंग: इसका उद्देश्य अच्छी कठोरता प्राप्त करना, प्रसंस्करण प्रदर्शन में सुधार करना, पुन: प्रसंस्करण की सुविधा प्रदान करना और आयामी और संरचनात्मक स्थिरता में सुधार करना है।
