2010-03-28

Tytan

Tytan



(Ti, łac. titanium) jest srebrzystobiałym 

metalem odkrytym przez Williama 

Gregora w 1791 r oraz niezależnie przez 

Martina Heinricha Klaprotha w 1795 r.



Jego komercyjna produkcja ruszyła jednak 

dopiero w latach 50 dwudziestego wieku. 

Dzięki doskonałemu stosunkowi 

wytrzymałości do ciężary właściwego oraz 

dużej odporności na korozję otrzymał 

zasłużone miano „metalu ery 

kosmicznej”.

Typowe właściwości

Typowe właściwości



Gęstość:                                   4510 kg / 
m 

3



Temperatura topnienia:              1668

O

C



Moduł sprężystości:                   100-120 
Gpa
Współczynnik Poissona:             0,33



Wytrzymałość na rozciąganie:     550 MPa



Granica plastyczności:                138 Mpa



Wydłużeni:                                54%

Porównanie Ti, Al, Fe:

Porównanie Ti, Al, Fe:

Właściwości

Ti  

Al

Fe

Gęstość

4507  [kg/m

3

]

2700 [kg/m

3

]

7874 [kg/m

3

]

Temp. 

topnienia

1667

o

C

660



C

1534,85



C

Ciepło 

właściwe

520  J/(kg*K)

900 J/(kg*K)

440 J/(kg*K)

Przewodność 

cieplna

21,9  W/(m*k)

237 W/(m*k)

80,2 W/(m*k)

Elektroujemno

ść

1,54  

(Paulinga)

1,61 

(Paulinga)

1,83 

(Paulinga)

Granica 

plastyczności

138 MPa

20-40 MPa

150 MPa

Wytrzymałość 

na rozciąganie

550 MPa

70-120 MPa

250 MPa

Zalety

Zalety

Mała gęstość metalu – półtora raz 

mniejsza niż  od gęstość żelaza, 
wysoka odporność na korozję(dzięki 
bardzo szczelnej warstewce tlenkowej), 
oraz wyśmienite właściwości 
mechaniczne stawią ten pierwiastek na 
czele przyszłych zastosowań w 
konstrukcji maszyn i urządzeń - 
lotniczych, medycznych, chemicznych

Dlaczego właśnie tytan

Dlaczego właśnie tytan



- Wysoka wytrzymałość mechaniczna w stosunku do 

ciężaru.



- Niska gęstość przekładająca się na niską masę 

wyrobów.



- Odporność na korozje oraz substancje agresywne o 

niskich i wysokich pH.



- Niski współczynnik modułu Young’a - sprężystość 

materiału 



- Stosunkowa łatwość w obróbce i spawaniu bez 

konieczności użycia specjalistycznych narzędzi.



- Odporność na ścieranie, pękanie, zmęczenie materiału 

oraz inne uszkodzenia mechaniczne.



- Niskie ogólne koszty materiałów z tytanu, jako stosunek 

ceny do jakości, dłuższego okresu eksploatacji, 

bezobsługowej pracy.



- Biokompatybilność implantów i łączników z tytanu 

przyśpiesza procesy gojenia oraz powrót chorego do 

zdrowia



- Walory estetyczne oraz wysoka użyteczność biżuterii 

oraz sprzętu sportowego.

Otrzymywanie

Otrzymywanie

Wytwarza się go różnymi metodami. 

Najbardziej popularne:
1. Metoda jodowa – uzyskujemy 
metal o dużej czystości (99,9%) ale 
duże koszta
2. Metoda redukcji czterochlorku 
tytanu za pomocą magnezu 
stosowana na skalę przemysłową.
Otrzymujemy gąbkę tytanową 
 

Odmiany

Odmiany

Tytan posiada dwie odmiany 

alotropowe:

α - sieć heksagonalna – A3
β - sieć regularna – A2

Temperatura przemiany alotropowej 

wynosi 882

o

C, temperatura 

topnienia 1668

o

C i  wrzenia 3260

o

C. 

 

Głównymi dodatkami stopowymi 

tytanu są: Al, Sn, Mo, V, Mn, Fe, Cr. 

Pierwiastki stopowe rozpuszczają się w 

tytanie, zwiększając jego 
wytrzymałość.

Wpływają również na położenie 

temperatury przemiany alotropowej. 

W zależności od składu stopy 

tytanu mogą mieć strukturę:

- jednofazową α

-

jednofazową β 

-

mieszaną α+ β

  

1.

Stopy α nie wykazują zbyt dobrej 

plastyczności. Należą do tej grupy tytan 

technicznie czysty i stopy tytanu z 

aluminium

2.

Stopy β mają dobrą plastyczność, ale 

niższą wytrzymałość. W wysokich 

temperaturach łatwo pochłaniają tlen i 

stają się kruche. Stopów o takiej 

strukturze nie stosuje się.

3.

Stopy α+ β mają wyższą wytrzymałość 

od stopów jednofazowych. Są 

wystarczająco plastyczne do 

przeprowadzania obróbki plastycznej, 

mogą być poddawane obróbce cieplnej. 

Strukturę można również osiągnąć przez 

obróbkę cieplną (przesycanie) 

wykorzystywane są najeczęściej.

Gatunki

Gatunki



Istnieje pięć gatunków tzw. handlowo 

czystego tytanu lub niestopowego.  



Każdy gatunek ma inną ilość zanieczyszczeń.



Grade I jest najbardziej czysty



Wytrzymałość różni się od 172 MPa dla Grade 

1 do 483 MPa dla klasy Grade 4. 

TYTAN GRADE 5 (Ti6Al4V)

TYTAN GRADE 5 (Ti6Al4V)



Jest najczęściej używanym stopem tytanu(ok. 

70% wszystkich wytapianych gatunków). 

Posiada bardzo wysoką wytrzymałość 

mechaniczną, przy stosunkowo niskie 

ciągliwości. Stopy tytanu Grade 5 są dobrze 

spawalne, choć obróbka termiczna może 

osłabiać mikrostrukturę dwufazowa alfa-beta 

w wyniku wysokich temperatur.



Typowe zastosowania

   Główne zastosowany w samolotach, statkach 

kosmicznych, przemyśle morski. 

Wykorzystywany w tarczach i pierścieniach w 

silnikach odrzutowych, w częściach 

samolotów, zbiornikach ciśnieniowych.

Skład stopu Ti6Al4V 

α+ β

Przykładowe stopy

Przykładowe stopy

Zastosowanie tytanu i jego stopów

Zastosowanie tytanu i jego stopów



- Przemysł chemiczny - reaktory, zbiorniki, 

wymienniki ciepła oraz pozostała aparatura 

procesowa.



- Petrochemia - instalacje oraz aparatura w 

rafineriach, rury oraz pozostałem elementy 

systemu przesyłu paliw płynnych.



- Energetyka - skraplacze, kondensatory pary, 

wymienniki ciepła oraz turbiny parowe w 

elektrowniach i elektrociepłowniach.



- Inżynieria morska - pompy wody morskiej, 

śruby okrętowe i zawory, statków badawczych, 

kadłuby okrętów podwodnych i batyskafów.



- Przemysł zbrojeniowy /  lotniczy - 

konstrukcje samolotów, śmigłowców, silniki (ten 

w  Airbus A380 zawiera 11 ton tytanu), pokrycia 

kadłubów, podwozia, elementy głowic wirników w 

śmigłowcach, elementy rakiet, wahadłowców, a 

nawet pocisków, lufy dział i pistoletów.



- Motoryzacyjny - wydechy i elementy zawieszenia w 

samochodach sportowych i motocyklach,  w tym korbowody, 

wały napędowe, sprężyny, wahacze oraz inne części 

szczególnie zarażone na obciążenia.



- Materiały spawalnicze - elektrody do spawania metodami 

TIG i MIG.



- Ochrona środowiska - instalacje w 

oczyszczalniach ścieków,  zakładach przetwarzania odpadów.



- Medycyna - implanty w protetyce dentystycznej oraz 

ortopedii, łącznik kości, wszczepy, narzędzia chirurgiczne, 

aparatura badawcza, wózki inwalidzkie, kule.



- Architektura i sztuka - pokrycie z paneli tytanowych  w 

Muzeum Guggenheima w Bilbao i Cerritos Millennium Library



- Wyroby jubilerskie - pierścionki, łańcuszki, kolczyki, zegarki, 

oprawki okularów.



- Barwniki - powszechnie używany biały pigment powstaje w 

dużej mierze z tlenku tytanu (TiO2)



- Zastosowanie komercyjne - ramy rowerowe, wsporniki, 

kierownice, korby , kije golfowe i hokejowe, sprzęt 

alpinistyczny, rakiety tenisowe, osprzęt żeglarski i wiele innych.



- Narzędzia skrawające - pokrycie krawędzi tnących twardym 

i wytrzymałym węglikiem tytanu i azotkiem tytanu.



- Części maszyn wymagające niskiej wagi oraz dużej 

wytrzymałości.



- Metalurgia - składnik uszlachetniający oraz poprawiający 

właściwości wielu gatunków stali.

Pytania:

Pytania:

1.

Czy tytan możemy zaliczyć do 

metali lekkich? (tak)

2.

Czy tytan posiada mniejszą gęstość 

niż żelazo? (tak)

3.

Czy tytan jest podatny na korozję 

(nie)

4.

Czy pierwiastki stopowe wpływają 

na położeni temperatury przemiany 

alotropowej w tytanie? (tak)

5.

Aluminium jest głównym 

dodatkiem stopowym? (tak)