על פני השטח של טיטניום נוצרת שכבה דקיקה של תחמוצת טבעית, אשר בדומה לאלומיניום מעניקה למתכת הגנה מצוינת מפניחמצון. בשל זאת לטיטניום עמידות גבוהה בפני חמצון, הקרובה לזו שלפלטינה. בזכות שכבת התחמוצת הטבעית טיטניום עמיד בפני תמיסות דלילות שלחומצה כלורית וחומצה גופרתית, תמיסות שלכלור, ורוב החומצות האורגניות.[2] עם זאת, חומצות חזקות תוקפות טיטניום במהירות.[3] לטיטניום נקודת היתוך גבוהה וחוזק דומה לפלדה (וקלה יותר ב-45% ממנה), היא כבדה ב-60% מאלומיניום אבל חזקה פי שניים ממנו. תכונות כמו אלו הופכות את הטיטניום למתכת שימושית מאוד.
טיטניום הוא אחד היסודות היחידים הבוערים בסביבתחנקן, ב-800°C,ובאטמוספירת חנקן, הואמתרכב איתו לטיטניום חנקני.
הפקת טיטניום מתבססת כיום עלתהליך קרול. בתהליך זה, עפרת טיטניום (בעיקראילמניט אורוטיל) עוברת חיזור ראשוני באמצעות אבקת פחם, במכל הגבה בטמפרטורה של כ-1000מעלות צלזיוס. אז מוזרם לתערובת התגובה גזכלור (Cl2) ליצירתטיטניום ארבע-כלורי (TiCl4) - שהואנוזל נדיף מאוד, המבודד מהמערכת באמצעותזיקוק מפריט. בשלב הבא, הטיטניום הארבע-כלורי (TiCl4) מועבר למכל תגובה אחר, העשויפלדת אל-חלד, בו הוא מחוזר על ידימגנזיום אונתרן נוזלי, המוכנסים בעודףסטוכיומטרי של כ-20%, בטמפרטורה של כ-850 מעלות צלזיוס.
לקראת סוף המאה ה-19 הוחל בהפקה מסחרית של מינרלים מבוססי טיטניום בדרום מזרחפנסילבניה. באותה תקופה הופקו גם כמויות קטנות שלרוטיל בצפון קרולינה ובג'ורג'יה. בשנת 1901 בהפקה נרחבת של רוטיל בווירג'יניה לצורך יצירת כימיקלים מטיטניום ולצביעת קרמיקות. בשנת 1916 הוחל בהפקה של טיטניום בפלורידה לצורך ייצור טיטניום ארבע-כלורי עבורקליעים נותבים,זיקוקים ומסך עשן.[4]
עד 1946 לא השתמשו בטיטניום כמתכת מחוץ למעבדות. רק לאחר שוויליאם ג'סטין קרול הוכיח שאפשר להפיק טיטניום בצורה מסחרית, השתנה המצב, ובסוףשנות ה-40 של המאה ה-20 הוחל בהפקה של טיטניום בכמויות מסחריות ובתכנון השימוש בו בתעופה, בבניית אוניות ובמתקני התעשייה הכימית.[5]
בשנות ה-50 של המאה ה-20 החל שימוש נרחב בטיטניום בייצור מטוסים, ובתחילת שנות ה-60 כל מטוסי הסילון החדישים כללו פסי חיזוק מטיטניום.[6] באותן שנים רוב הטיטניום ששימש את התעשייה הופק בקנדה.[7]
בזכות התכונות המצוינות של הטיטניום,סגסוגות טיטניום משמשות לבנייתצוללות, רכב חלל,מטוסים, רוטורים שלמסוקים,תחמושת,ספינות,חלליות,קוצבי לב,אפודי מגן,תכשיטים, שתלים דנטליים ומפרקים תחליפיים, שלדותאופניים ומחבטיגולף. טיטניום משולב לעיתים קרובות עםאלומיניום, עםונדיום עםנחושת, עםברזל, עםמנגן, עםמוליבדנום וכן עם מתכות אחרות. סגסוגת של טיטניום וונדיום משמשת לציפוי מטוסים. אחת הסגסוגות הנפוצות ביותר היא Ti-6Al-4V, המכונה בקיצורTitanium-6-4, והיא כוללת 6% משקלי של אלומיניום ו-4% משקלי של ונדיום (והיתר טיטניום).
יתרונות בניית צוללות מטיטניום משמעותיים ביותר. צוללות טיטניום עומדות בלחצים גבוהים פי 2 ויותר מצוללות פלדה.
לטיטניום שימוש נרחב ברפואה.[8] חומר זה הוא החומר המוביל ממנו מייצרים שתלים אורתופדיים. היתרון בשימוש בטיטניום לצורך זה הוא שחומר זהאדיש מבחינה כימית ומתקבל באופן טוב על ידי גוף האדם. כמו כן, חוסר המגנטיות שלו מאפשרת למושתלים להיבדק במכונותMRI ללא בעיות.
שימושים נוספים:
בזכות העמידות נגד מיים, טיטניום משמש בתורחומר גלם למדחפים בסירות ובספינות.
ליצירת תכשיטים שונים, שעונים ומשקפיים, וכן להחדרתפירסינג, מכיוון שאינו גורם לאלרגיה, בניגוד לניקל למשל.
טיטניום ניטריד,TiN משמש למגוון יישומים במיקרואלקטרוניקה בהם דרוש מוליך עם עמידות לטמפרטורות גבוהות. בפרט, טיטניום ניטריד משמש בתור אלקטרודת השער בהתקניMOSFET מדורות מתקדמים (בעלימקדם דיאלקטרי גבוה, החל משנת2007).
טיטניום משמש בסוג מסוים (ולא נפוץ) של משאבותואקום גבוה מאוד (UHV) המכונות Titanium sublimation pump, או משאבות TSP.[9]
טיטניום התגלה לראשונה ב-1791 באנגליה על ידי הכומר של קהילת קרייד (Creed),ויליאם גרגור, שהיהגאולוג חובב. הוא זיהה את נוכחותו של היסוד החדש במינרלאילמניט כשמצאחול שחור ליד נחל בסמוך לכפר מאנאקן (Manaccan) שבמחוזקורנוול באנגליה ושם לב כי חול זה נמשך למגנט. אנליזה של החול העלתה נוכחות של שתיתחמוצותמתכתיות,תחמוצת ברזל (שהסבירה את המשיכה למגנט), ו-45.25% של תחמוצת מתכתית לבנה שהוא לא הצליח לזהות. בהבחינו כי התחמוצת הבלתי מזוהה מכילה מתכת שתכונותיה לא תאמו לאף אחד מהיסודות הידועים, דיווח גרגור על ממצאיו ל"חברה הגאלוגית המלכותית של קורנוול" ובמגזין המדע הגרמני "Crell's Annalen".
בערך באותו הזמן, הפיקפרנץ יוזץ מילר חומר דומה, אך לא יכול היה לזהותו. התחמוצת התגלתה במקביל ובאופן עצמאי על ידי הכימאי הגרמני,מרטין היינריך קלפרות, ב-1795 במינרלרוטיל מהונגריה. קלפרות גילה כי המינרל מכיל יסוד חדש שאותו כינה טיטניום על שם הטיטאנים במיתולוגיה היוונית. לאחר ששמע על התגלית המוקדמת יותר של גרגור הוא השיג דגימה מה"מאנאקניט" ואימת שהיא הכילה טיטניום.
מיום גילויו היה קשה להפיק טיטניום טהור ממכרות. טיטניום טהור (99.9%) הופק לראשונה ב-1910 על ידי מאתיו א. האנטר כשהוא חימם טיטניום 4 כלורי (TiCl4) עםנתרן בטמפרטורה של 700–800מעלות צלזיוס.
טיטניום הוא היסוד התשיעי הכי נפוץ בקרום כדור הארץ (0.6% מהמסה) ומהווה חלק מסלעים, ממכרות ברזל וממינרלים רבים.טיטניום התגלה במטאוריטים וכמו כן עלהשמש.סלעים שהוחזרו מהירח על ידיאפולו 17 הכילו 12.1% טיטניום דו-חמצני (TiO2). טיטניום נמצא גם בצמחים ובבני אדם.
