Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.

C'est un métal de transition léger, résistant, d'un aspect blanc métallique, qui résiste à la corrosion. Le titane est principalement utilisé dans les alliages légers et résistants, et son oxyde est utilisé comme pigment blanc. On trouve cet élément dans de nombreux minerais mais ses principales sources sont le rutile et l'anatase. Il appartient au groupe des titanes avec le zirconium (Zr), le hafnium (Hf) et le rutherfordium (Rf).

Les propriétés industriellement intéressantes du titane sont sa résistance à la corrosion, souvent associée à la résistance à l’érosion et au feu, la biocompatibilité, mais aussi ses propriétés mécaniques (résistance, ductilité, fatigue, etc.) qui permettent notamment de façonner des pièces fines et légères comme les articles de sport, mais aussi des prothèses orthopédiques.

Histoire

Le titane a été découvert par le révérend William Gregor en 1791, minéralogiste et pasteur britannique. En analysant des sables de la rivière Helford dans la vallée de Menachan en Cornouailles, il isola ce qu'il nomma du sable noir, connu aujourd’hui sous le nom d'ilménite. À la suite de plusieurs manipulations physico-chimiques (extraction du fer par des procédés magnétiques et traitement du résidu par de l’acide chlorhydrique), il produisit un oxyde impur d'un métal inconnu. Il nomma cet oxyde menachanite. Indépendamment de cette découverte, en 1795, Martin Heinrich Klaproth, professeur de chimie analytique à l'université de Berlin, identifia le même métal. Alors qu'il analysait les propriétés du schörlite rouge, aujourd’hui connu sous le nom de rutile, il conclut que le minerai contenait un métal inconnu identique à celui de Gregor. Il lui donna son nom actuel de « Titane », tiré de la mythologie grecque, en ignorant totalement ses propriétés physico-chimiques. C'est Berzelius qui l'isola en 1825.

Il a fallu attendre plus d'un siècle après la découverte de Gregor pour que l'Américain Matthew Albert Hunter, chercheur au Rensselaer Polytechnic Institute à Troy (New York), soit capable, en 1910, de produire du titane pur à 99 %. Les premières obtentions de titane par Hunter ne furent pas suivies du moindre développement industriel.

En 1939, le procédé industriel de production fut finalement mis au point par Wilhelm Justin Kroll, métallurgiste et chimiste luxembourgeois, consultant au Union Carbide Research Laboratory de Niagara Falls (New York) par réduction du TiCl4 avec du magnésium.

Propriétés physiques

Propriétés physiques de base

Caractéristiques physiques remarquables du titane :

Sa masse volumique est environ 60 % de celle de l’acier.

Sa tenue à la corrosion est exceptionnelle dans de nombreux milieux tels que l’eau de mer ou l’organisme humain.

Ses caractéristiques mécaniques restent élevées jusqu’à une température d’environ 600 °C et restent excellentes jusqu’aux températures cryogéniques.

Il est disponible sous des formes et des types de produits très variés : lingots, billettes, barres, fils, tubes, brames, tôles, feuillard.

Sa valeur de susceptibilité magnétique (1,8 à 2,3×10) est très inférieure à celle du fer (3×10). C'est donc un matériau avantageux en cas de diagnostic par IRM : diminution des artefacts.

Son coefficient de dilatation, légèrement inférieur à celui de l’acier, est moitié moins que celui de l’aluminium. On prendra pour valeur moyenne un coefficient de dilatation de 8,5×10 K.

Son module de Young ou module d'élasticité longitudinal se situe entre 100 000 MPa et 110 000 MPa. Cette valeur assez faible comparée à l'acier inox (220 000 MPa) en fait un matériau particulièrement intéressant pour sa biocompatibilité.

Propriétés cristallographiques

Le titane pur est le siège d’une transformation allotropique de type martensitique au voisinage de 882 °C. En dessous de cette température, la structure est hexagonale pseudo-compacte (a=0,295 nm ; c = 0,468 nm : c/a = 1,633) et est appelée Ti α (groupe d'espace n° 194 P63/mmc). Au-dessus de cette température la structure est cubique centrée (a=0,332 nm) et est appelée Ti β. La température de transition α→β est appelée transus β. La température exacte de transformation est largement influencée par les éléments substitutifs et interstitiels. Elle dépend donc fortement de la pureté du métal.

Structure cristallographique des mailles α et β du titane.

Isotopes

On trouve le titane sous la forme de 5 isotopes dans la nature : Ti, Ti, Ti, Ti, Ti. Le Ti représente l'isotope majoritaire avec une abondance naturelle de 73,8 %. 21 radioisotopes ont été observés, le plus stable le Ti possède une demi-vie de 63 ans.

Oxydes

Le titane peut se trouver sous plusieurs états d'oxydation comme de nombreux métaux de transition. Il possède donc plusieurs oxydes correspondant à ces degrés d'oxydation:

Monoxyde de titane TiO - Ti(II)

Trioxyde de dititane Ti2O3 - Ti(III)

Dioxyde de titane TiO2 - Ti (IV)

Trioxyde de titane TiO3 - Ti(VI)

Propriétés mécaniques

Érosion

La couche d’oxyde très adhérente et dure explique la longévité de pièces en titane soumises aux chocs de particules en suspension dans les fluides. Cet effet est amplifié par la capacité qu'a cette couche de se régénérer. L'érosion dans l’eau de mer est augmentée par un débit plus élevé ou une granulométrie plus faible.

Résistance et ductilité

Le titane est considéré comme un métal ayant une résistance mécanique importante et une bonne ductilité dans les conditions normales de température. Sa résistance spécifique (rapport résistance à la traction / densité) est, par exemple, plus élevée que celle de l’aluminium ou l’acier. Sa résistance est décroissante à la température avec un replat entre −25 °C et 400 °C. En dessous de −50 °C, dans les domaines de températures cryogéniques, sa résistance augmente et sa ductilité diminue grandement. Sans qu’il n’y ait aucun fondement théorique, l’endurance en fatigue vaut environ 70 % de la résistance à la traction.

Usure et grippage

Jusqu’à ce jour aucune solution satisfaisante n’a encore été mise au point. On a essayé principalement l’oxydation, la nitruration, la boruration et la carburation. On se heurte à de nombreuses difficultés technologiques de réalisation et d’adhérence. Ajoutons que les traitements de surface du titane, modifiant la nature ou la structure de la surface, ne sont à employer qu’avec la plus grande prudence et après une étude approfondie de leur influence ; ils ont généralement un effet néfaste plus ou moins prononcé sur la résistance et la fatigue.

Biocompatibilité

Le titane est l’un des métaux les plus bio-compatibles, avec l’or et le platine, c’est-à-dire qu’il résiste totalement aux fluides corporels.

De plus, il possède une haute résistance mécanique et un module d’élasticité très bas (100 000 MPa à 110 000 MPa), plus proche de celui des structures osseuses (20 000 MPa) que l'acier inox (220 000 MPa). Cette élasticité qui favorise le remodelage osseux en obligeant l'os à travailler (prévention du stress shielding ou ostéoporose péri-implantaire) fait du titane un bio-matériau particulièrement intéressant. Il faut cependant noter qu'une élasticité excessive peut aussi compromettre la fonction du bio-matériau qui aurait subi une déformation inacceptable.

Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a classé le dioxyde de titane dans le groupe 2B « susceptible d’être cancérigène pour l’humain » : les études menées ne permettent pas de conclure.

Résistance au feu

Sa résistance au feu, notamment d’hydrocarbures, est très bonne. Il a été démontré qu’un tube de 2 mm d’épaisseur pouvait sans dommage ni risque de déformation ou d’explosion supporter une pression de dix atmosphères tout en étant soumis à un feu d’hydrocarbures à une température de 600 °C. Cela est dû en premier lieu à la résistance de la couche d’oxyde qui évite la pénétration de l’hydrogène dans le matériau. En outre, la faible conductivité thermique du titane protège plus longtemps les éléments internes d’une élévation de température.

Propriétés chimiques

Corrosion classique du titane

Le titane est un métal extrêmement oxydable. Dans la série des potentiels électrochimiques standards, il se place au voisinage de l’aluminium, entre le magnésium et le zinc. Il n’est donc pas un métal noble, son domaine de stabilité thermodynamique ne présente, en effet, aucune partie commune avec le domaine de stabilité thermodynamique de l’eau et est situé fortement au-dessous de ce dernier. L’une des causes de la résistance à la corrosion du titane est le développement d’une couche protectrice passivante de quelques fractions de micromètre, constituée majoritairement d’oxyde TiO2, mais il est reconnu qu’elle peut contenir d’autres variétés. Cette couche est intègre et très adhérente. En cas de rayure de la surface, l’oxyde se reforme spontanément en présence d’air ou d’eau. Il y a donc inaltérabilité du titane dans l’air, l’eau et l’eau de mer. De plus, cette couche est stable sur une large gamme de pH, de potentiel et de température.

Des conditions très réductrices, ou des environnements très oxydants, ou encore la présence d’ions fluor (agent complexant), diminuent le caractère protecteur de cette couche d’oxyde ; les réactifs d’attaque pour relever les micrographies sont le plus souvent à base d’acide fluorhydrique. Lors d’une réaction par cet acide, il y a formation de cation titane (II) et (III). La réactivité des solutions acides peut néanmoins être réduite par l’adjonction d’agents oxydants et/ou d’ions lourds métalliques. L’acide chromique ou nitrique et les sels de fer, nickel, cuivre ou chrome sont alors d’excellents agents inhibiteurs. Cela explique pourquoi le titane peut être utilisé dans des procédés industriels et des environnements où les matériaux conventionnels se corroderaient.

On peut bien entendu modifier les équilibres électrochimiques par adjonction d’éléments d’addition qui réduisent l’activité anodique du titane ; cela conduit à améliorer la tenue à la corrosion. Selon les desiderata de modifications, on ajoute des éléments spécifiques. Une liste non exhaustive de quelques adjuvants classiques est reprise ci-dessous :

déplacement du potentiel de corrosion et renforcement du caractère de cathode : adjonction de platine, palladium ou rhodium ;

accroissement de la stabilité thermodynamique et réduction de la propension à la dissolution anodique : adjonction de nickel, molybdène ou tungstène ;

augmentation de la tendance à la passivation : adjonction de zirconium, tantale, chrome ou molybdène.

Ces trois méthodes peuvent être combinées.

Corrosion spécifique du titane

Le titane est très peu sensible aux modes particuliers de corrosion tels que la corrosion caverneuse ou la corrosion par piqûre. Ces phénomènes ne sont observés qu’en cas d’utilisation dans un domaine proche d’une limite pratique de tenue à la corrosion générale. Les risques de corrosion sous contrainte apparaissent dans les conditions suivantes :

à froid dans l’eau de mer (en présence d’entailles aiguës seulement) ;

dans certains milieux particuliers tels que le méthanol anhydre ;

à chaud, en présence de NaCl fondu.

Les deux structures allotropiques se distinguent au niveau de la résistance à ce dernier type de corrosion ; le titane α y est fort sensible alors que le β quasiment pas.

Lingot de titane cristallisé, pur à 99,995 %

Purification du titane

Le procédé Van-Arkel-de-Boer

Ce procédé sert à isoler le titane ou le zirconium par formation réversible d'iodure volatil et dépôt du métal par pyrolyse sur un filament de tungstène.

Le procédé Kroll

Ce procédé permet de réduire l'oxyde de titane en titane par du magnésium. La première étape consiste à opérer une carbochloration sur le dioxyde de titane. Le produit est obtenu par action du chlore gazeux sur l’oxyde vers 800 °C, le tout sur lit fluidisé selon la réaction :

TiO_2(s) + 2 C_(s) + 2 Cl_2(g) → TiCl_4(g) + 2 CO_(g)

Le tétrachlorure de titane, dont la température d’ébullition est de 136 °C, est récupéré par condensation, décanté, filtré et purifié par distillation fractionnée. Le procédé de réduction qui s’ensuit consiste alors à faire réagir ce tétrachlorure en phase gazeuse sur du magnésium liquide selon la réaction :

TiCl_{4 (g)} + 2 Mg _(l) → 2MgCl_{2 (l)} + Ti _(s)

La réaction est réalisée sous vide ou sous gaz inerte (argon). Le chlorure de magnésium est séparé par décantation, puis, dans une seconde étape, par distillation sous vide vers 900 à 950 °C, ou par lavage à l’acide. Le titane obtenu est un solide poreux faisant penser à une éponge, d’où son nom d’éponge de titane.

Depuis le début de sa mise en exploitation industrielle en 1945, le procédé Kroll n’a pas subi d’évolution notable dans son principe physico-chimique mais son rendement a été amélioré.

Élaboration du titane haute pureté

Une fois l’éponge obtenue, on la broie afin d’obtenir des copeaux de titane. Ce lot est ensuite homogénéisé dans un mélangeur soit sous gaz neutre soit sous aspiration violente, de manière à prévenir toute inflammation des particules fines de titane (particules d’une centaine de micromètres) pouvant conduire à la formation d’oxynitrure de titane fragilisant et insoluble dans le bain liquide. Le lot homogène est ensuite introduit dans la matrice d’une presse où il est comprimé à froid, sous forme de cylindre dense appelé compact. La densité relative du compact autorise alors toute manutention en vue de constituer une électrode par empilement de ces compacts, étage par étage, et soudage entre eux par plasma ou faisceau d’électrons. On fabrique ainsi une électrode primaire.

Le lingot de titane pur à 99,9 % peut finalement être obtenu par différentes techniques de fusion :

la fusion sous vide par électrode consommable ou VAR (Vacuum Arc Reduction) : les électrodes de titane sont fusionnées par refusion à l’arc sous vide. Cela revient à créer un arc électrique de faible tension et haute intensité (30 à 40 V ; 20 000 à 40 000 A) entre le bas de l’électrode de titane et un creuset en cuivre refroidi par eau. Le bas de l’électrode s’échauffe et sa température passe au-delà du liquidus ; les gouttelettes de métal tombent alors dans un puits liquide contenu dans une gaine de métal que l’on nomme la peau du lingot. On refond ainsi le lingot plusieurs fois selon la pureté désirée. À chaque refusion, on augmente le diamètre des lingots ; ces derniers pèsent couramment entre 1 et 10 tonnes et ont un diamètre de 0,5 à 1 mètre.

la fusion à foyer froid par faisceau d’électron ou EB (Electron Beam)

la fusion à foyer froid par faisceau plasma ou PAM (Plasma Arc Melting)

la fusion par induction ou ISM (Induction Skull Melting).

Pour fabriquer un lingot de titane pur, la matière fondue peut être soit exclusivement de l’éponge, soit un mélange d’éponge et de déchet de titane (scrap), soit exclusivement du déchet de titane. Les lingots d’alliage de titane sont obtenus en mélangeant à la matière titane les éléments d’addition, comme le vanadium et l’aluminium, pour obtenir après fusion l’alliage souhaité. L’alliage le plus couramment utilisé est le TiAl₆V₄. En fonction des techniques de fusion utilisées et selon les besoins en termes d’homogénéité des produits obtenus, le cycle de production peut comprendre deux, voire trois fusions successives du même lingot.

Les lingots sont en général transformés par forgeage à chaud et usinage pour obtenir des demi-produits sous forme de brames, bloom ou billette. Puis on obtient des produits finis (feuilles, bobines, barres, plaques, câbles etc.) par différentes étapes de transformation de laminage, forgeage, extrusion, usinage etc. Les pièces de fonderie sont en général réalisées directement à partir du lingot de fusion auquel est rajoutée une proportion variable de scrap.

Composés

Bien que le titane métallique soit assez rare à cause de son prix, le dioxyde de titane est bon marché et largement répandu comme pigment blanc pour les peintures et les plastiques. La poudre de TiO2 est chimiquement inerte, résiste à la lumière du Soleil et est très opaque. Le dioxyde de titane pur possède un indice de réfraction très haut (2,70 à λ = 590 nm) et une dispersion optique plus élevée que celle du diamant.

Précautions, toxicologie

Lorsqu'il est sous forme métallique divisée le titane est très inflammable, mais on considère généralement que les sels de titane sont sans danger. Les composés chlorés comme le TiCl4 et le TiCl3 sont corrosifs. Le titane peut s'accumuler dans les tissus vivants qui contiennent du silicium, mais il ne possède aucun rôle biologique connu.

Occurrence et production

On trouve du titane dans les météorites, dans le Soleil et dans les étoiles, ses raies sont bien marquées pour les étoiles de type M. Les roches rapportées de la Lune par la mission apollo 17 sont composées à 12,1 % de TiO2. On en trouve également dans le charbon, les plantes et même dans le corps humain.

Sur Terre, le titane n’est pas une substance rare. Il est le neuvième élément le plus abondant dans la croûte terrestre, et le cinquième métal le plus abondant, sa teneur moyenne y est de 0,63 %, Seuls les éléments suivants y ont plus d'atomes, par ordre décroissant : l’oxygène, le silicium, l’aluminium, le fer, l'hydrogène, le calcium, le sodium, le magnésium et le potassium.

La plupart des minéraux, roches et sols contiennent de petites quantités de titane. On dénombre 87 minéraux ou roches contenant au moins 1 % de titane. Les minerais riches en titane sont par contre très peu nombreux, à savoir, l’anatase (TiO2), la brookite (TiO2), l’ilménite (FeTiO3) et ses altérations par carence de fer : le leucoxène, la perovskite (CaTiO3), le rutile (TiO2), la sphène ou titanite (CaTiO(SiO4)) et la titanomagnétite (Fe(Ti)Fe2O4).

La majorité du titane sur Terre se trouve sous forme d’anatase ou de titanomagnétite, mais ces derniers ne peuvent être exploités avec les technologies actuelles de manière rentable. Seuls l’ilménite, le leucoxène et le rutile sont intéressants économiquement, étant donné la facilité avec laquelle ils peuvent être traités.

On trouve des gisements de titane à Madagascar et en Australie, Scandinavie, Amérique du Nord, Malaisie, Russie, Chine, Afrique du Sud et Inde.

La réserve mondiale totale, à savoir celle qui n’est pas encore technologiquement et économiquement exploitable, est estimée à 2 milliards de tonnes. Les réserves prouvées de rutile et d’ilménite, calculées en pourcentage de TiO₂ utilisable et technologiquement extractible en 2005, sont estimées à 600 millions de tonnes.

Répartition des réserves exploitables d'oxyde de titane en 2005.

Source : U.S. Geological Survey, janvier 2005

Principaux producteurs d'oxyde de titane en 2003, Chiffres de 2003, en milliers de tonnes de dioxyde de titane :

Pays Milliers de tonnes % du total Australie 1 291,0 30,6 Afrique du Sud 850,0 20,1 Canada 767 18,2 Norvège 382,9 9,1 Ukraine 357 8,5 Total 5 pays 3**7,9 86,4 Total monde 4 221 0 100,0

Enjeux économiques

Le nombre de producteurs de titane à haute pureté est très limité et est concentré dans les régions à forte demande intérieure. En effet, le titane étant un matériau stratégique pour les secteurs aéronautique, énergétique et militaire, les gouvernements des pays industrialisés ont organisé leur propre industrie de production. L’émergence récente de production en Chine et en Inde dans le cadre des plans pluriannuels de développement de l’industrie de défense, confirme cette analyse. Le fait que cette industrie soit destinée en premier lieu à satisfaire des besoins intérieurs stratégiques explique en partie le flou de l’information sur les capacités réelles de production.

Le développement de l’industrie dans le monde libéral a permis aux producteurs occidentaux d’accroître leur offre jusqu’à l’arrivée des producteurs des pays de l’ex-URSS. On peut considérer que le niveau des prix du marché, avant 1990, était principalement basé sur les coûts de production des pays occidentaux (États-Unis, Europe de l’Ouest, Japon) et sur le positionnement par spécialisation de produit de ces fournisseurs aboutissant à un certain lobbying. L’arrivée sur le marché des producteurs russes, ukrainiens et, à plus long terme, chinois marque de nouvelles étapes dans l’évolution du marché du titane.

Ainsi, une pression sur les prix s’exerce pour gagner des parts sur le marché actuellement dominé par les États-Unis et le Japon. Cette pression se caractérise par une baisse des prix que les coûts de production rendent possible. Et, par le jeu de la concurrence, la diversification de l’offre peut contribuer à briser le positionnement par spécialisation de produit.

Évolution du prix du titane sur le marché mondial

Utilisations

Montre en titane.

Aspects généraux

La plus grande utilisation du titane (95 %) est faite sous sa forme de dioxyde de titane TiO2 (anatase), qui est un pigment important utilisé à la fois dans les peintures domestiques et les pigments des artistes, les matières plastiques, le papier, les médicaments… Il a un bon pouvoir couvrant et est assez résistant au temps. Les peintures à base de titane sont de très bons réflecteurs des infrarouges, et sont donc très utilisées par les astronomes.

Autrefois réputé cher à cause de sa valeur d’achat, le titane est de plus en plus considéré comme économique dans les coûts d’exploitation. La clé du succès pour sa rentabilité réside au maximum dans l'utilisation de ses propriétés et caractéristiques uniques dès la conception, plutôt que de les substituer ex abrupto à un autre métal. Les coûts d’installation et d’exploitation des tubes de forage en titane dans des exploitations pétrolières offshore sont jusqu'à deux fois plus bas qu’avec la référence acier. En effet, d’une part, la résistance à la corrosion évite les opérations de revêtement des tubes et permet des durées de vie trois à cinq fois supérieures à l’acier, et, d’autre part, la valeur élevée de sa résistance spécifique permet de réaliser des tubes fins et ultra légers. Cet exemple photographique montre à souhait que le titane, initialement employé dans le domaine aéronautique, touche de plus en plus de segments d'utilisation.

Industries aéronautiques et aérospatiales

Des pièces en titane pour l'avion de combat McDonnell Douglas F-15 Eagle avant et après avoir été pressé par la presse à forger de 50 000 short tons exploitée par Alcoa construit dans le cadre du Heavy Press Program.

Les domaines de l’aéronautique et de l’aérospatiale constituent la première des applications historiques du titane. Dans ce secteur on utilise totalement ses caractéristiques spécifiques.

De nos jours, le titane constitue 6 à 9 % de la masse des avions. On en trouve tout d’abord sous forme de pièces forgées mais aussi sous forme de boulons. Il ne faut pas oublier les éléments de moteurs, à savoir les étages basses et hautes pression à moyennes températures : disques de compresseurs, aubes de compresseurs, carters structuraux, carter Fan, aubes Fan, etc. ; la température maximale d’utilisation étant limitée à 600 °C.

Le titane peut se former à chaud (température < 800 °C). Ses caractéristiques de superplasticité (température de formage 920 °C) permettent d'obtenir des formes très complexes. Il est également utilisé comme élément de structure en présence de composites carbone.

Dans le domaine spatial, ce matériau est utilisé pour les éléments du moteur Vulcain d’Ariane 5 en contact avec le mélange H2 / O2 et sa combustion ; les rouets centrifuges sont ainsi soumis à des températures cryogéniques d’un côté (température H2 liquide) et à celles de la combustion de l’autre. Il sert aussi de réservoir aux gaz de propulsion pour les satellites grâce à ses bonnes propriétés cryogéniques et à sa résistance à la corrosion des gaz propulseurs. Enfin, comme c’est un métal faiblement soumis au magnétisme, il est embarqué sur les stations spatiales sous forme d'outil. Ceux-là mêmes qui, en apesanteur, évoluent près des appareillages électriques, électroniques, sans risque d'être générateur d'arcs et de perturbations électromagnétiques.

Industrie chimique

Le secteur de la chimie, au sens large du terme, constitue le second secteur d'activité où le titane est présent.

Ainsi, on retrouve des tubes en titane dans de nombreux condenseurs, où sa résistance à la corrosion et à l’abrasion permet des durées de vie élevées.

Il sert également, sous forme de réacteurs dans les raffineries (résistance à H2S et CO2) et pour le blanchiment de la pâte à papier (résistance au Cl).

Au Japon, il est également utilisé dans le traitement des eaux en raison de sa bonne résistance à la corrosion, ainsi qu'aux agents biologiques.

Industrie militaire

On l’emploie comme blindage (porte-avions américains) où ses propriétés mécaniques et sa résistance à la corrosion et au feu sont mises en avant. Aux États-Unis, on a même été jusqu’à concevoir des véhicules légers, dont la carrosserie en titane possède une résistance spécifique inégalable et facilite le transport par hélicoptère.

Mais la plus spectaculaire des utilisations est bien sûr la réalisation de plusieurs sous-marins nucléaires par les russes comme la classe Alfa dont la coque entière est en titane. L'avantage du titane dans ce cas est double :

sa grande résistance permet au sous-marin d'atteindre de plus grandes profondeurs ;

le titane étant amagnétique, le sous-marin échappe aux détections satellitaires qui utilisent les changements ponctuels du champ magnétique terrestre créés par les coques en aciers. (Cette méthode est devenue obsolète à cause de l'adjonction de circuits électroniques spécialisés qui rendent imperceptible la signature magnétique d'un sous-marin).

Ainsi, le titane est considéré comme l'une des huit matières premières stratégiques indispensables en temps de guerre comme en temps de paix.

Le défaut majeur de ces coques est leur prix, dû au titane ainsi qu'à la difficulté de le souder.

Secteur biomédical

Plaque de titane utilisées pour la fixation d'une fracture du poignet

On dispose actuellement d’un retour d’expérience d’une petite cinquantaine d’années d’utilisation dans le domaine médical (premiers implants dentaires en titane posés en 19** par le P Per-Ingvar Brånemark). Son emploi s’est développé en raison de son caractère biocompatible. En effet, l'os adhère spontanément au titane ce qui en fait un matériau privilégié pour la réalisation de prothèses. En plus de cet aspect biocompatible, le titane est mécanocompatible. Son intérêt réel pour la chirurgie et l'ostéosynthèse reste toutefois à démontrer.

Le titane a aussi fait une percée importante dans le domaine de l’odontologie où il sert d’implant dans l'os pour les supports de prothèses ainsi que pour la confection d'infrastructures prothétiques appelées « chapes » ou « armatures » dans le jargon du prothésiste dentaire et du chirurgien-dentiste. Le NiTi est aussi utilisé en endodontie sous forme de petites limes super-élastiques servant à instrumenter les canaux dentaires pour les dévitalisations et en orthodontie où ses propriétés de mémoire de forme et d'élasticité en font un matériau de choix pour la fabrication des arcs qui permettent de corriger la position des dents.

Il faut signaler l’apparition d’outillage en titane pour la chirurgie, comme les forets creux refroidis à l’eau. À l’inverse de l’acier, tout débris d’outil en titane pouvant rester dans le corps n’occasionnera pas d’infection postopératoire, du fait de sa biocompatibilité.

Enfin, le titane rentre dans la composition des bobines supraconductrices des appareils IRM en association avec un autre métal de transition : le niobium.

Industrie énergétique

Le titane est également utilisé, notamment aux États-Unis, dans les circuits secondaires de réacteurs nucléaires afin de minimiser le nombre d’arrêts de tranches qui sont extrêmement coûteux. Il faut aussi noter son utilisation dans la géothermie sous forme de canalisations et de carters et dans les échangeurs de chaleurs (tubes droits ou en U), toujours pour sa tenue à la corrosion et sa résistance à l’érosion. Enfin grâce à sa résistance spécifique élevée, on en utilise dans les turbines génératrices de vapeur sous forme d’aubes ; dans ce cas, on réduit fortement les arrêts de centrale dus aux ruptures d’aubes.

Industrie automobile

Un nouveau secteur d’application semble bien être la construction automobile. C’est surtout les marques allemandes, japonaises et américaines qui introduisent des pièces de titane dans les voitures de tourisme. Ce qui est recherché est l’allégement des structures visant à réduire à la fois les émanations du moteur et le bruit ; on trouve ainsi des soupapes, des ressorts et des bielles en titane.

Le cas des ressorts est typique d’une bonne utilisation des propriétés du titane : comme son module de Young est deux fois plus faible que celui de l’acier, il faut deux fois moins de spires ; comme il est deux fois moins dense que l’acier, le ressort est quatre fois plus léger, et il faut deux fois moins de place pour le loger dans la suspension. Si on ajoute à cela qu’il a une durée de vie quasi illimitée, même sur les routes à haut degré de salinité, on comprend l’intérêt de l’industrie automobile.

Autres utilisations

Le tétrachlorure de titane est utilisé pour iriser le verre, et comme il fume beaucoup au contact de l'air comme écran de fumée.

Son côté inerte et sa couleur agréable en font un métal courant pour les bijoux de piercing ; la coloration du titane par anodisation est actuellement largement utilisée en bijouterie artisanale ;

Il est parfois utilisé comme catalyseur.

Il est utilisé en architecture comme matériau de recouvrement. Ses propriétés de résistance à la corrosion mais surtout sa faculté, par anodisation thermique, à se couvrir d’une couche d’oxyde extrêmement résistante, pouvant prendre toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, en font un matériau de choix (exemple du musée Guggenheim à Bilbao ou de la sculpture The Shoal à Londres).

Il a servi pour la coque des PowerBook G4 Titanium d’Apple Inc..

Il est utilisé pour fabriquer des cadres de bicyclettes haut de gamme.

Il est utilisé en pyrotechnie, soit en mélange sous forme de copeaux avec la poudre noire pour produire des étincelles blanches, soit en complément de perchlorates pour provoquer de fortes explosions : par exemple un « marron d'air titanium » n'est autre qu'une bombe de feu d'artifice qui produit un éclair blanc avec une forte détonation.

Échangeurs de chaleur pour la production d'énergie (centrales conventionnelles et nucléaires)

Unités de dessalement d'eau de mer.

Industries chimiques, papeteries. Applications cryogéniques.

Utilisation du titane pour les échappements des véhicules (auto, moto..) de compétition.

Symbolique

Le titane est le 11 niveau dans la progression de la sarbacane sportive.

Les noces de titane correspondent au 72 anniversaire de mariage.

Commerce

En 2014, la France est nette importatrice de titane, d'après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l'import était de 4 700 €.

钛（Titanium）是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，亦有良好的抗腐蚀能力（包括海水、王水及氯气）。由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。钛于1791年由格雷戈尔于英国康沃尔郡发现，并由克拉普罗特用希腊神话的泰坦为其命名。

钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰度在所有元素中居第十位。钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法或亨特法。钛最常见的化合物是二氧化钛，可用于制造白色颜料。其他化合物还包括四氯化钛（TiCl4，作催化剂及用于制造烟幕或空中文本）及三氯化钛（TiCl3，用于催化聚丙烯的生产）。

钛能与铁、铝、钒或钼等其他元素熔成合金，造出高强度的轻合金，在各方面有着广泛的应用，包括航天（喷气发动机、导弹及航天器）、军事、工业进程（化工与石油制品、海水淡化及造纸）、汽车、农产食品、医学（义肢、骨科移植及牙科器械与填充物）、运动用品、珠宝及手机等等。。

钛最有用的两个特性是，抗腐蚀性，及金属中最高的强度－重量比。在非合金的状态下，钛的强度跟某些钢相若，但却还要轻45%。有两种同素异形体和五种天然的同位素，由Ti到Ti，其中丰度最高的是Ti（73.8%）。钛的化学性质及物理性质和锆相似，这是因为两者的价电子数目相同，并于元素周期表中同属一族。

特性

物理性质 在金属元素中，钛的比强度很高。它是一种高强度但低质量的金属，而且具有相当好的延展性（尤其是在无氧的环境下）。钛的表面呈银白色金属光泽。它的熔点相当地高（超过1,**9摄氏度），所以是良好的耐火金属材料。它具有顺磁性，其电导率及热导率皆甚低。 商业等级的钛（纯度为99.2%）具有约为434兆帕斯卡的极限抗拉强度，与低等级的钢合金相若，但比钢合金要轻45%。钛的密度比铝高60%，但强度是常见的6061-T6铝合金的两倍。钛可被用于各种用途。某些钛合金（例如βC）的抗拉强度达1,400帕斯卡。然而，当钛被加热至430摄氏度以上时，强度会减弱。 它具有相当的硬度，尽管比不上高等级的热处理钢。它不具磁性，同时是不良的导热及导电体。用机械处理时需要注意，因为如不采用锋利的器具及适当的冷却手法，钛会软化，并留有压痕。像钢结构体一样，钛结构体也有疲劳极限，因此在某些应用上可保证持久耐用。钛合金的比劲度一般不如铝合金及碳纤维等其他物料，所以较少应用于需要高刚度的结构上。 钛是一种双型的同素异形体，在882摄氏度时，就会从六边形的α型转变成体心立方（晶格）的β型。在到达临界温度前，α型的比热会随着升温而暴增，但到达后会下降，然后在β型下不论温度地保持基本恒定。跟锆和铪类似，钛还存在一种ω态，在高压时热力学稳定，但也可能在常压下以介稳态存在。此态一般是六边形（理想）或三角形（扭曲），在软性纵波声频光子导致β型（111）原子平面倒塌时能被观测到。 化学性质 钛的特性中，最为人称道的就是它优良的抗腐蚀能力——它的抗蚀性几乎跟铂一样好，钛不受稀硫酸、稀盐酸、氯气、氯溶液及大部份有机酸的腐蚀，但仍可被浓酸溶解。虽然以下的电位-pH图指出钛在热力学上是一种活性很高的金属，但是它与水及空气的反应是非常缓慢的。 在纯水、高氯酸或氢氧化钠中的钛电位-pH图 钛在曝露在高温空气中时，会生成一层钝氧化物保护膜，阻止氧化持续。在最初形成时，保护层只有一至二纳米厚，但会缓慢地持续增厚；四年间可达25纳米厚。但当钛被置于高温空气中时，便很容易与氧产生反应。 这个反应在空气温度达1200摄氏度时便会发生，而在纯氧中最低只需610摄氏度，生成二氧化钛。因此不能在空气中熔掉钛，因为在到达熔点前钛会先燃烧起来，所以只能在惰性气体或真空中熔化钛。在550摄氏度时，钛会与氯气结合。钛亦会与其他卤素结合，并吸收氢气。 钛也是少数会在纯氮气中燃烧的元素，达800摄氏度就会燃烧起来，生成一氮化钛，导致脆化。 实验指出，天然钛在受到氘核轰击后会具有放射性，主要释放出正电子及硬性γ射线。 化合物 氧化态+4在钛化学中占首要地位，但氧化态为+3的化合物亦属常见。正因为这样的高氧化态，许多钛化合物中的共价键高度密集。 星彩蓝宝石及红宝石的星彩来自于它们所含的二氧化钛杂质。钛酸盐是以二氧化钛为原料的化合物。钛酸钡具有压电性，因此可以被用于制造声光转换器。酒精与四氯化钛反应会生成钛酯，可被用于制作防水纤维。 一氮化钛（TiN）具有与蓝宝石及金刚砂相当的硬度（摩氏硬度9.0），因此可作为各种切割工具的涂层，例如钻头。它的其他应用还包括装饰用金色涂料及半导体器件制造用的围墙金属。 四氯化钛（氯化钛（IV），TiCl4）是一种无色液体，也是二氧化钛颜料制造过程的中间体。作为一种路易斯酸，四氯化钛在有机化学反应中有广泛应用，例如向山羟醛反应。钛另有一种氧化数较低的氯化物，三氯化钛（氯化钛（III），TiCl3），用作还原剂。 二氯化二茂钛是一种重要的碳－碳键形成催化剂。异丙醇钛用于夏普莱斯不对称环氧化反应。其他化合物还包括溴化钛（用于冶金术、超合金及高温用电线线路及涂层）和碳化钛（用于高温切割工具及涂层）。 带氮化钛镀膜的钻头 天然含量 2003年二氧化钛的产量 出产地 产量（千吨） 占总产量% 澳大利亚 1291.0 30.6 南非 850.0 20.1 加拿大 767.0 18.2 挪威 382.9 9.1 乌克兰 357.0 8.5 其他国家 573.1 13.6 全世界 4221.0 100.0 由于四舍五入的关系，数值总和并不等于100%。 自然中的钛总是与其他元素结合成化合物。它是地壳中含量第九高的元素（质量**壳0.63%），同时也是第七高的金属。大部份的火成岩及由其演变成的沉积岩都含有钛（生物及天然水体也含有钛）。实际上，在美国地质调查局分析过的801种火成岩中，784种含有钛钛大约占土壤的0.5至1.5%。。 它分布很广，主要矿物为锐钛矿、板钛矿、钛铁矿、钙钛矿、金红石、榍石及大部分铁矿石。这些矿物中，只有金红石和钛铁矿具有经济价值，但即使是这两种矿物，它们的高浓度矿源仍是很难找。铁钛矿的重要矿源主要分布于澳洲西部、加拿大、中国、印度、莫桑比克、新西兰、挪威及乌克兰。北美洲及南非亦有大量开采金红石，促使钛金属的年产量至九万吨及二氧化钛至四百三十万吨。据估计，钛的贮藏量超过六亿吨。 钛可以在陨石中找到，并且已在太阳及M型恒星处侦测到钛；M型恒星是温度最冷的恒星，表面温度为3,200摄氏度。在阿波罗17号任务从月球带回的岩石中，二氧化钛含量达12.1%。钛还可以在煤灰、植物，甚至人体中找到。 同位素 天然生的钛有五种稳定的同位素：Ti、Ti、Ti、Ti及Ti，其中最常见的是Ti（天然丰度为73.8%）。现时已知钛共有十一种放射性同位素，其中比较稳定的有Ti（半衰期63年）、Ti（半衰期184.8分钟）、Ti（半衰期5.76分钟）及Ti（半衰期1.7分钟）。而剩下的其他放射性同位素，半衰期最长只有33秒，而大部份的半衰期更在半秒以下。 钛各同位素的原子重量，最轻有39.99u（Ti），最重有57.966u（Ti）。最常见的稳定同位素，Ti，其主要衰变模式为电子捕获，衰变产物为元素21（钪）的同位素；而其次的衰变模式为β衰变，产物为元素23（钒）的同位素。

历史

克拉普罗特以希腊神话的泰坦为钛命名。 1791年，钛以含钛矿物的形式在英格兰的康沃尔郡被发现，发现者是英格兰业余矿物学家格雷戈尔（Reverend William Gregor），当时正业为负责康沃尔郡的克里特（Creed）教区的牧师。他在邻近的马纳坎（Manaccan）教区中小溪旁找到了一些黑沙，后来他发现了那些沙会被磁铁吸引，他意识到这种矿物（钛铁矿）包含着一种新的元素。经过分析，发现沙里面有两种金属氧化物；氧化铁（沙受磁铁吸引的原因）及一种他无法辨识的白色金属氧化物（45.25%）。意识到这种未被辨识的氧化物含有一种未被发现的金属，格雷戈尔对康沃尔郡皇家地质学会及德国的《化学年刊》发表了这次的发现。 大约就在同时，米勒·冯·赖兴斯泰因（Franz-Joseph Müller von Reichenstein）也制造出类似的物质，但却无法辨识它。直到1795年，德国化学家克拉普罗特（Martin Heinrich Klaproth）独立地从匈牙利的金红石中再度发现到这种氧化物。克拉普罗特发现到它含有一种新的物质，并以希腊神话中的泰坦（Titans）为其命名。当他听闻到格雷戈尔较早前的发现之后，克拉普罗特取得了一些马纳坎矿物的样本，并证实它含钛。 从各种含钛矿物中提炼钛的过程既费工又昂贵；不能像对其他金属地用碳去还原钛，因为钛与碳加热时会生成碳化钛。历史上最早制备出纯钛（99.9%），一直要到1910年，美国伦斯勒理工学院的亨特（Matthew A. Hunter）将四氯化钛和钠一起加热至700－800摄氏度，提炼出高纯度的钛，这种方法被称为亨特法。但是这时钛的应用仍只限于实验室，直到1932年克罗尔（William Justin Kroll）证明出可以利用镁将四氯化钛还原以提炼出钛。八年后他改良了这个过程，当中使用镁甚至是钠来还原钛，后来被称为克罗尔法。尽管研究如何能更有效及便宜地提炼钛的工作仍然持续（例如FFC剑桥法），但是钛金属的商业提炼还在使用克罗尔法。 以克罗尔法制造出来的海锦钛 1925年，范·亚克（Anton Eduard van Arkel）及德·波耳（Jan Hendrik de Boer）发现了晶棒法（又称碘法），即与碘反应后再用热灯丝从蒸气中分离出纯金属，利用这个方法可生产出少量的超纯钛。 在1950年代至60年代年间，苏联率先将钛用于军事及潜艇用途（661型潜艇），作为对冷战的部份规划。自1950年代初起，钛开始被用于各种军事航空用途，尤其是制造高性能喷射机，最初的机体包括F-100超级军刀及洛克希德A-12。 在美国，国防部意识到钛这种金属的战略重要性，并支持了钛早期的商业化行动。在整个冷战时期期间，钛一直被美国政府视为战略材料，国家防御储备中心内有大量海锦钛库存，直至2005年用尽为止。现时世界最大的钛生产商，是俄罗斯的VSMPO-Avisma，据估计这家公司的全球市场占有率达29%。 2006年美国国防部向两家公司联合拨款五百七十万美元，研发制造钛金属粉末的新方法。在热力与压力下，这种粉末可用于制作各种强度高且重量轻的对象，从装甲敷板到航天、运输、化工用组件。

制备

钛（精矿） 处理钛金属主要分四个步骤：一、把钛矿石还原成“海绵体”（一种透气的形态）；二、制造铸锭，熔化海绵体（或用海绵体加一种母合金）来形成铸锭；三、初步制造，把铸锭制成一般机械制品，如坯、棒、板、片、条及管；四、加工制造，把机械制品进一步加工成型。 由于钛在高温时会与氧气反应的关系，所以不能用还原反应来从氧化物中提炼钛。因此商业上提炼钛金属要用到克罗尔法，一种既繁复又昂贵的分批处理法。（钛的市价相对地高，是因为在提炼的过程中，需要氧化另一种昂贵的金属——镁。）在克罗尔法中，氧化物首先经过碳氯化，转化成氯化物，过程中氯气会在有碳的情况下，通过红热的金红石或钛铁矿，生成四氯化钛（TiCl4）。氯化物经分馏法浓缩及提纯后，在800摄氏度的氩气中被熔镁还原成钛。 一种最近开发的提炼法，FFC剑桥法，日后有可能完全取代克罗尔法。此法的原料是粉末状的二氧化钛（一种精炼过的金红石），而最后成品则会是钛粉末或海绵体。假如在原料的粉末中混入粉末状的氧化物，那么成品就会是廉价钛合金，这样做比使用一般的多步熔化法要便宜得多。FFC剑桥法使钛不像从前那样的如此稀少和昂贵，可为航天工业及奢侈品市场提供更多的选择，同时可取代一些制品中的铝或特殊等级的钢。 一般钛合金是由还原反应所造出来的。例如，铜钛合金（把加了铜的金红石还原而成）、碳钛铁合金（把钛铁矿和焦炭用电炉还原而成）和锰钛合金（金红石加锰或氧化锰）都是经还原而成的。 2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C（900 °C）→ 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO TiCl4 + 2Mg（1100 °C）→ 2MgCl2 + Ti 现时钛与钛合金共有大约50种指定品位，尽管市面上能容易买到的就只有六种。美国材料试验协会（ASTM）承认31种钛金属及合金品位，其中1至4号品位在商业上属纯钛（非合金）。这四种品位以它们不同的抗拉强度区分，也就是含氧百分比，其中1号品位韧性最佳（抗拉强度低，含氧量0.18%），4号最差（抗拉强度高，含氧量0.40%）。其余品位皆为合金，每一种配方都有其特定的用途，例如韧性、强度、硬度、电阻、抗蠕变及抗腐蚀（特定某种介质或同时多种）。 美国材料试验协会所指定的品位及其他合金，亦会按照各种规格生产，例如航天及军事规格（SAE-AMS, MIL-T）、ISO标准、各国的特定标准以及用家所需的规格（航天、军事、医学及工业用）。 至于加工方面，钛的所有焊接必需在氩或氦其中一种惰性气体中进行，否则钛会被空气中的氧、氮或氢等气体污染。污染会引起各种情况，包括脆化，而脆化会减低焊接后的整体性，并导致连接失败。商业纯钛的扁平产品（片、板）制造起来很容易，但处理时必须注意钛金属有“记忆”特性，有弹回原形的倾向。有几种高强度合金更尤其如此。钛金属一般可以用跟不锈钢一样的机器及方法处理。

用途

钛制圆柱体，品质为“2号品位” 钛是钢的一种合金用元素（钛铁），钛会缩小钢的晶粒大小，同时作为脱氧剂的钛会减低钢的含氧量；在不锈钢中加钛会减低含碳量。钛常与其他金属制成合金，这些金属有铝（改良晶粒大小）、钒、铜（硬化）、镁及钼等。钛的机械制品（片、板、管、线、锻件、铸件）在工业、航天、休闲及新兴市场上都有应用。钛粉在烟火制造上用于提供明亮的燃烧颗粒。 颜料、添加剂及涂料 二氧化钛是最常用的钛化合物 从地球表面被开采的钛矿石中，约95%都被送往提炼成二氧化钛（TiO2），一种超白的持久颜料，被用于制造涂料、纸张、牙膏及塑胶。二氧化钛也被用于水泥、宝石、造纸用遮光剂及石墨复合鱼杆、高尔夫球杆的强化剂。 粉末状的TiO2化学上具惰性，阳光下不褪色，而且很不透光：就是这些性质，使得它能够为制造家用塑胶的灰色或棕色化学品带来艳丽的纯白色。在自然中，二氧化钛这种化合物可在锐钛矿、板钛矿及金红石这几种矿物中找到。用二氧化钛制成的涂料能够耐高温，轻度阻止尘污积聚，及抵受海洋环境带来的影响。纯二氧化钛的折射率非常高，而且对光学色散能力比钻石还高。除了作为一种很重要的颜料之外，防晒油也要用到二氧化钛，因为它本身就能保护皮肤。 最近，它还被用在空气净化器（过滤器涂层），及贴在建筑物窗上的薄膜，这种薄膜在接触到紫外线（太阳或人工）或空气中的水份时，会产生带高度活性的氧化还原物种，如羟基，能净化空气或保持窗面清洁。 航天及航海 由于它的高抗拉强度－密度比、优良的抗腐蚀性、抗疲乏性、抗裂痕性及能够在没有蠕变的情况下抵受适度高温，钛合金被用于航空器、装甲敷板、海军舰只、航天器与导弹。在这些应用中，钛与铝、钒及其他元素所制成的合金，用于制造各种组件，包括关键的架构部件、防火墙、起落架、排气管（直升机）及液压系统。事实上，约三分二的钛金属生产量被用于制造航天器引擎及构架。SR-71“黑鸟”是最早在架构上广泛使用钛的机体，为现代军用及商用机体的钛应用铺好了路。据估计，生产波音777要用59吨钛，波音747要44吨，波音737要18吨，空中客车A340要32吨，空中客车A330要18吨，空中客车A320要12吨。空中客车A380可能要用146吨，其中引擎要26吨。在引擎应用上，钛被用于转子、压缩机叶片、液压系统组件及短舱。在航空应用的钛合金中，钛6AL-4V占几乎50%。 由于不易被海水腐蚀，钛被用于制造螺桨轴、索具及用于海水淡化厂的换热器；还被用于咸水水族馆的冷热水器、钓鱼线及潜水用刀。钛被用于制造海洋监视部署的住房及其他组件，及用于以及科学用或军用的监察仪。前苏联研发出主要用钛制造潜艇的技术。 工业 化工及石油化工领域需要用到焊钛制的管道及加工设备（换热器、槽、加工用容器、阀），主要原因是钛的抗腐蚀性。井内与镍湿法冶金应用要用到特定的几种合金，如钛βC，因为需要高强度、高抗腐蚀性或两者同时。制纸业某些会面对腐蚀性介质的生产设备会用到钛，这些腐蚀性介质包括次氯酸钠或湿氯气（用于漂白）。其他应用包括：超声波焊接、熔锡波焊及溅镀目标。 四氯化钛（TiCl4）是一种无色液体，在生产二氧化钛的过程中的是一种重要的中间物，可用于生产齐格勒-纳塔催化剂及制造镀铱玻璃，还由于它在湿气中会产生浓烟，所以可以用四氯化钛来制造烟幕。 钛产品的主要分类： 1.工业纯钛 工业纯钛具有良好的焊接性。按纯度可分为TA1，TA2，TA3等牌号。其中TA1杂质最少，故强度最低，可塑性最好。 2.钛合金 钛合金有低强高塑性、中强和高强之分。但大体上可以把钛合金看作是高强合金。它们比铝合金的强度高，因此强度上已完全可以取代某些型号的钢材。钛合金产品有很多，如钛丝，钛管，钛棒，钛板等等。钛丝可以用于Ti柔性阳极丝，它可以成功的解决一些传统的阴极保护方法无法做到的问题。钛管可用于发电设备的冷凝器和热交换器。 消费品及建材 钛金属被用于汽车，尤其是赛车（汽车或摩托），在这领域减低重量，但同时不失强度及刚度是极其重要的。一般来说，钛金属对普罗大众的消费市场来说太昂贵了，很难会有销路，所以它的主要市场是高档产品，尤其是竞赛用／高性能市场。最新款的Corvette跑车可选配钛制排气系统。 西班牙毕尔包古根汉美术馆的外墙钛壁板 钛被用于各种体育用品：网球拍、高尔夫球杆、袋棍球棒手柄；板球、曲棍球、袋棍球及美式足球的头盔上的护架；以及自行车的骨架及组件。尽管钛并不是自行车生产的主流材料，但仍有运动选手及自行车冒险爱好者使用钛制的自行车。钛合金亦被用于制造眼镜框架，虽然这种镜框会有点昂贵，但是它重量轻又很经久耐用，而且不会造成皮肤敏感。许多野外背包客都有钛制的装备，包括煮食用具、餐具、提灯及帐蓬的标桩。虽然比传统的钢或铝制的同类稍贵，这些钛制品要轻得多但强度不减。蹄铁匠也偏好使用钛，因为钛制的马蹄铁比钢制的更轻且更耐用。 适用于野外背包客的钛叉勺。约重16克，比钢制餐具更轻，但比胶制的更坚固。 由于它的耐久性，钛制的名牌珠宝（尤其是钛戒指）开始普遍起来。钛的惰性成了要选择它的原因，特别是对有皮肤敏感或会在特定环境中（如游泳池）佩戴首饰的人。钛的耐久性、轻重量、防凹性及耐腐蚀性，使它成为生产手表外壳用的理想材料。有些艺术家用钛来制作艺术品，例如雕塑、装饰品及家具。 钛偶尔会被用在有关建筑的应用上：位于莫斯科高40米的加加林纪念柱，为纪念第一名太空人尤里·加加林而建造，就是以钛建成的，选用钛的原因是因为它吸引的颜色以及跟火箭技术的关连。西班牙的毕尔包古根汉美术馆及美国喜瑞都的千禧图书馆分别是欧洲和北美最早使用钛壁板护层的建筑。其他使用钛壁板护层的建筑还有位于美国科罗拉多州丹佛艺术博物馆的汉密顿楼，及位于莫斯科高107米的征服太空纪念碑。 比起枪支传统上用的金属（钢、不锈钢及铝），钛的强度低质量较为优胜，加上在金属制造上的发展，用钛来制造枪支开始变得普遍。主要用途包括手枪支架及左轮手枪的转轮。基于同样的理由，笔记本电脑的主体也会用到钛（例如苹果的PowerBook系列）。 有些高价位市场卖的工具，既轻量又耐腐蚀，例如铲子及手电筒，也会用钛合金制造。 医学 小型钛片及螺丝被用于固定眼框骨折的断骨。 由于它的生物兼容性（无毒及不被人体排斥），钛在医学上有广泛应用，当中包括外科用具及植入物，例如替换髋骨框及球关节，最长可用20年。这种用途的钛一般与4%铝或6%铝加4%钒制成合金。 钛有一种固有的骨融合特性，使得钛制的牙科植入物能在原位上逗留30年。这种特性对整形植入物而言亦相当有用。使用钛的好处还有钛较低的弹性模量（杨氏模量），与骨较为接近，植入物是以修补骨骼为目的而造。因此骨骼负重会更平均地分布于骨及植入物之间，这样会减低骨质流失的机会，因为如果负重不均就会有应力遮闭（骨骼应力因植入物而减低所导致的骨质流失），以及外科植入物与骨之间的义肢周骨折。然而，钛合金的刚性仍是骨的两倍，所以植入物周边骨的受力仍是会大幅减少，并可能因此退化。 由于钛不具铁磁性，有钛植入物的病人能安全地接受核磁共振成像的检查（这对有长期植入物的人士来说是很方便的）。准备植入人体的钛要经过等离子弧的高温加热，移除表面原子，新露出的表面随即被氧化。 钛被制成图像导引手术用的外科器具，还有轮椅、丁形拐杖及其他需要高强度低重量的产品。

危害

荨麻的含钛量最高可达百万分之八十。 钛没有毒性，即使大剂量时也是如此，钛在人体中不会发生任何自然作用。据估计，人每天会摄取约0.8毫克钛，但大部分都在没有被吸收的情况下通过。然而，含有硅土的组织会出现生物累积钛的倾向。在植物中，一种未知的机制可能会用钛来刺激碳水化合物的生产并促进生长。这可能解释到为何大部分植物的含钛量约为百万分之1（ppm），而食用植物的含钛量则约为2ppm，木贼及荨麻更最高可达80ppm。 粉末状的钛及刨削下来的钛薄片很容易引起火灾，而且在空气中会因加热而发生爆炸。水及二氧化碳类的灭火法对燃烧中的钛无效；必须改为使用D类干粉灭火剂。 当生产或处理氯气时，必须小心注意钛只能用在周围没有干氯气的地方，否则会引起钛／氯火灾。即使是湿氯气也是火灾隐患，因为在异常的天气状况下湿氯气可能会意外地变干。 钛未经氧化的新表面与液态氧接触后可能会起火。这种表面可以由经氧化的钛表面跟硬物碰撞后所形成，或在力学应变导致的裂痕内形成。因此在液态氧的系统内使用钛很可能有限制，例如航天工业就会有这种系统。