L’elemento titanio (Ti) è il 9° elemento più abbondante nella crosta terrestre ed è il 4° elemento metallico più abbondante. Il titanio è il numero 22 sulla tavola periodica, ha un peso atomico di 47,90, ed è rappresentato dal simbolo “Ti”. L’elemento stesso si trova sotto forma di rutilo e ilmenite nella sabbia delle spiagge. Oggi, il rutilo è generalmente estratto in Australia e in Sudafrica.
Per produrre il metallo, il rutilo è combinato con coke o catrame, e gas di cloro e poi viene applicato il calore creando tetracloruro di titanio (TiCl 4). Il TiCl 4 viene poi convertito attraverso un processo chimico in un prodotto “spugna” che viene poi fuso in forma di lingotto. Il titanio viene fuso con il processo Vacuum Arc Remelting (VAR), o con l’utilizzo di un processo di forno a cuore freddo. Se il grado di titanio fuso è un grado “legato”, gli agenti di lega vengono aggiunti durante il processo di compattazione. Il lingotto viene poi trasformato nelle varie forme di prodotti di macinazione utilizzando attrezzature standard per la lavorazione dei metalli.
Le caratteristiche metallurgiche del titanio lo rendono il metallo scelto per molte applicazioni diverse tra cui aerospaziale, industriale, lavorazione chimica, marina, medica, sportiva e beni di consumo. L’applicazione originale di questo metallo era nell’industria aerospaziale militare, in particolare per la sua efficienza nelle qualità strutturali, risultato della forza e della densità del titanio. La densità del titanio varia a seconda del grado e va da .160 lb/in3 a .175 lb/in3.
Perché il titanio, quando è esposto all’ossigeno, crea uno strato di ceramica come una pellicola di ossido, si presta ad applicazioni dove la resistenza alla corrosione e all’erosione sono una preoccupazione. Se il metallo viene graffiato, finché è esposto all’ossigeno, il graffio si ricucirà con la pellicola di ossido.
A causa della biocompatibilità del titanio, il metallo è ampiamente utilizzato nel corpo umano, come impianti per anca e ginocchio, casse di pacemaker, impianti dentali e piastre cranio-facciali per citare alcune applicazioni mediche specifiche.
Altre proprietà che rendono il titanio un “metallo di scelta” è il suo “look” unico, il fatto che non è magnetico, ha la capacità di mantenere la forza a temperature elevate, e ha un punto di fusione relativamente alto. Oltre a un elevato rapporto forza-peso, la resistenza alla corrosione in molti ambienti ossidanti, tra cui l’acqua salmastra e salata, e la biocompatibilità includono il suo basso modulo di elasticità che gli conferisce flessibilità e buona conducibilità termica.