Nahtlose Rohre aus Titan

Titan | Vergleichstabelle der Titanlegierungen | Leichte Titan-Wärmetauscher für luftgestützte Anwendungen | Titan und Titan-Basis-Legierungen | Spezifikationen für Titanlegierungen | Titan-Legierungen | Titan Chemische Zusammensetzung | Korrosionsbeständigkeit | Vergleich Titan | ASTM B265 | ASTM B265 Chemische Zusammensetzung

Titan ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ti und der Ordnungszahl 22. Manchmal als "Weltraumzeitalter Metall" genannt, hat es eine geringe Dichte und ist eine starke, glänzende, korrosionsbeständig (einschließlich Meerwasser, Königswasser und Chlor) Übergangsmetall mit silberner Farbe.

Titan wurde 1791 von William Gregor in England entdeckt und von Martin Heinrich Klaproth nach den Titanen der griechischen Mythologie benannt. Das Element kommt in einer Reihe von Mineralvorkommen vor, vor allem in Rutil und Ilmenit, die in der Erdkruste und Lithosphäre weit verbreitet sind, und ist in fast allen Lebewesen, Gesteinen, Gewässern und Böden zu finden. Das Metall wird aus den wichtigsten Mineralien durch das Kroll-Verfahren oder das Hunter-Verfahren gewonnen. Seine häufigste Verbindung, Titandioxid, ist ein beliebter Photokatalysator und wird bei der Herstellung von Weißpigmenten verwendet. Weitere Verbindungen sind Titantetrachlorid (TiCl4), ein Bestandteil von Rauchwänden und Katalysatoren, und Titantrichlorid (TiCl3), das als Katalysator bei der Herstellung von Polypropylen verwendet wird.)

Titan kann mit Eisen legiert werden, AluminiumVanadium, Molybdän und andere Elemente zur Herstellung von starken, leichten Legierungen für die Luft- und Raumfahrt (Düsentriebwerke, Raketen und Raumfahrzeuge), das Militär, die Industrie (Chemie und Petrochemie, Entsalzungsanlagen, Zellstoff und Papier), die Automobilindustrie, die Lebensmittelindustrie, medizinische Prothesen, orthopädische Implantate, zahnmedizinische und endodontische Instrumente und Feilen, Zahnimplantate, Sportartikel, Schmuck, Mobiltelefone und andere Anwendungen.

Die beiden nützlichsten Eigenschaften dieses Metalls sind seine Korrosionsbeständigkeit und das beste Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht aller Metalle. In seinem unlegierten Zustand ist Titan so fest wie einige Stähle, aber 45% leichter. Es gibt zwei allotrope Formen und fünf natürlich vorkommende Isotope dieses Elements, 46Ti bis 50Ti, wobei 48Ti das häufigste ist (73,8%). Die Eigenschaften von Titan sind chemisch und physikalisch ähnlich wie die von Zirkonium, da beide die gleiche Anzahl von Valenzelektronen haben und in der gleichen Gruppe des Periodensystems stehen.

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Berechnung des Betriebsdrucks der Rohre
Umrechnungsrechner Berechnung-Druck|Gewicht|Temperatur|Volumen|Länge
Umrechnungstabelle-Druck|Spannung|Masse|Länge|Temperatur|SI-Prelxe
Metall-Gewicht-Rechner–Aluminium|Messing|Bronze|Kupfer|Magnesium/KunststoffNickel|Rostfreier Stahl|Stahl|Titan|Zink
3.7235 | 3.7035 | 3.7025

Merkmale

Physikalische Eigenschaften

Titan ist ein metallisches Element, das sich durch sein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht auszeichnet. Es ist ein starkes Metall mit geringer Dichte, das recht dehnbar ist (vor allem in einer sauerstofffreien Umgebung), glänzend und von metallisch-weißer Farbe. Der relativ hohe Schmelzpunkt (über 1.650 °C oder 3.000 °F) macht es zu einem nützlichen Refraktärmetall. Es ist paramagnetisch und hat eine relativ geringe elektrische und thermische Leitfähigkeit. Handelsübliche (99,2% reine) Titanqualitäten haben eine Bruchfestigkeit von Zugfestigkeit Titan ist 60% dichter als Aluminium, aber mehr als doppelt so fest wie die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung 6061-T6. Bestimmte Titanlegierungen (z. B. Beta C) erreichen eine Zugfestigkeit von über 1.400 MPa (200.000 psi). Titan verliert jedoch an Festigkeit, wenn es über 430 °C (806 °F) erhitzt wird.

Es ist ziemlich hart, wenn auch nicht so hart wie einige Sorten von wärmebehandeltem Stahl, nicht magnetisch und ein schlechter Wärme- und Stromleiter. Bei der maschinellen Bearbeitung sind Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, da das Material erweicht und verkrustet, wenn keine scharfen Werkzeuge und geeigneten Kühlmethoden verwendet werden. Wie bei Stahl gibt es auch bei Titanstrukturen eine Ermüdungsgrenze, die bei einigen Anwendungen eine lange Lebensdauer garantiert.[10] Die spezifische Steifigkeit von Titanlegierungen ist in der Regel auch nicht so gut wie die anderer Werkstoffe wie Aluminiumlegierungen und Kohlenstofffasern, weshalb es weniger für Strukturen verwendet wird, die eine hohe Steifigkeit erfordern.

Das Metall ist ein dimorphes Allotrop, dessen hexagonale Alpha-Form bei 882 °C (1.620 °F) in eine kubisch-raumzentrierte (Gitter-)β-Form übergeht. Die spezifische Wärme der Alpha-Form steigt beim Erhitzen auf diese Übergangstemperatur drastisch an, fällt dann aber ab und bleibt für die β-Form unabhängig von der Temperatur ziemlich konstant. Ähnlich wie bei Zirkonium und Hafnium gibt es eine zusätzliche Omega-Phase, die bei hohem Druck thermodynamisch stabil ist, bei Umgebungsdruck jedoch metastabil ist. Diese Phase ist in der Regel hexagonal (ideal) oder trigonal (verzerrt) und kann als Folge eines weichen longitudinalen akustischen Phonons der β-Phase angesehen werden, das den Zusammenbruch der (111)-Ebenen der Atome verursacht.

Chemische Zusammensetzung

Die bemerkenswerteste chemische Eigenschaft von Titan ist seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit; es ist fast so widerstandsfähig wie Platin und kann verdünnter Schwefelsäure und Salzsäure sowie Chlorgas, Chloridlösungen und den meisten organischen Säuren standhalten. Allerdings ist es in konzentrierten Säuren löslich. Das folgende Pourbaix-Diagramm zeigt, dass Titan thermodynamisch gesehen ein sehr reaktives Metall ist.

Das Pourbaix-Diagramm für Titan in reinem Wasser, Perchlorsäure oder Natriumhydroxid Es reagiert jedoch nur langsam mit Wasser und Luft, da es eine passive und schützende Oxidschicht bildet, die es vor weiteren Reaktionen schützt. 1 bis 2 nm dick ist diese Schutzschicht zu Beginn, wächst aber langsam weiter und erreicht nach vier Jahren eine Dicke von 25 nm. Bei höheren Temperaturen an der Luft reagiert sie jedoch leicht mit Sauerstoff.

Dies geschieht bei 1.200 °C (2.190 °F) an der Luft und bei 610 °C (1.130 °F) in reinem Sauerstoff unter Bildung von Titandioxid. Daher kann das Metall nicht an der Luft geschmolzen werden, da es verbrennt, bevor der Schmelzpunkt erreicht ist. Das Schmelzen ist nur in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum möglich. Bei 550 °C (1.022 °F) verbindet es sich mit Chlor. Es reagiert auch mit den anderen Halogenen und absorbiert Wasserstoff.

Titan ist eines der wenigen Elemente, das in reinem Stickstoffgas brennt und bei 800 °C zu Titannitrid reagiert, das zur Versprödung führt. Experimente haben gezeigt, dass natürliches Titan radioaktiv wird, wenn es mit Deuteronen beschossen wird, wobei hauptsächlich Positronen und harte Gammastrahlen freigesetzt werden.

Verbindungen

TiN-beschichteter BohrerDie Oxidationsstufe +4 dominiert in der Titanchemie, aber auch Verbindungen in der Oxidationsstufe +3 sind häufig anzutreffen.Aufgrund dieser hohen Oxidationsstufe weisen viele Titanverbindungen einen hohen Grad an kovalenter Bindung auf. Sternsaphire und Rubine verdanken ihre Sternform den in ihnen enthaltenen Titandioxid-Verunreinigungen. Titanate sind Verbindungen, die mit Titandioxid hergestellt werden. Bariumtitanat hat piezoelektrische Eigenschaften, die es ermöglichen, es als Wandler für die Umwandlung von Schall und Elektrizität zu verwenden. Titanester entstehen durch die Reaktion von Alkoholen und Titantetrachlorid und werden zur Imprägnierung von Stoffen verwendet.

Titannitrid (TiN), mit einem Härte entspricht Saphir und Karborund (9,0 auf der Mohs-Skala) und wird häufig zur Beschichtung von Schneidwerkzeugen, wie z. B. Bohrern, verwendet. Es wird auch als goldfarbener dekorativer Überzug und als Sperrmetall bei der Halbleiterherstellung verwendet.

Titantetrachlorid (Titan(IV)-chlorid, TiCl4, manchmal auch "Kitzel" genannt) ist eine farblose Flüssigkeit, die als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Titandioxid für Farben verwendet wird. Es wird in der organischen Chemie häufig als Lewis-Säure verwendet, z. B. bei der Mukaiyama-Aldol-Kondensation. Titan bildet auch ein niederes Chlorid, Titan(III)-chlorid (TiCl3), das als Reduktionsmittel verwendet wird. Titanocendichlorid ist ein wichtiger Katalysator für die Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen. Titanisopropoxid wird für die Sharpless-Epoxidierung verwendet. Weitere Verbindungen sind Titanbromid (das in der Metallurgie, in Superlegierungen und in Hochtemperatur-Elektrokabeln und -beschichtungen verwendet wird) und Titankarbid (das in Hochtemperatur-Schneidwerkzeugen und -beschichtungen zu finden ist).

Vorkommen|

Produktion von Titandioxid im Jahr 2003, in Tausend Tonnen.Hersteller Produktion
% von insgesamt
Australien 1291,0 30,6
Südafrika 850,0 20,1
Kanada 767,0 18,2
Norwegen 382,9 9,1
Ukraine 357,0 8,5
Sonstige Länder 573,1 13,6
Welt insgesamt 4221,0 100,0

Aufgrund von Rundungen summieren sich die Werte nicht auf 100%.Titan ist in der Natur immer an andere Elemente gebunden. Es ist das neunthäufigste Element in der Erdkruste (0,63% nach Masse) und das siebthäufigste Metall. Es ist in den meisten Eruptivgesteinen und in den daraus entstandenen Sedimenten (sowie in Lebewesen und natürlichen Gewässern) enthalten. Von den 801 Arten von Eruptivgestein, die vom United States Geological Survey analysiert wurden, enthielten 784 Titan, und sein Anteil in den Böden liegt zwischen 0,5 und 1,5%.

Es ist weit verbreitet und kommt vor allem in den Mineralien Anatas, Brookit, Ilmenit, Perowskit, Rutil, Titanit (Sphen) sowie in vielen Eisenerzen vor, wobei von diesen Mineralien nur Rutil und Ilmenit wirtschaftliche Bedeutung haben, aber auch sie sind nur schwer in hohen Konzentrationen zu finden. Bedeutende titanhaltige Ilmenitvorkommen gibt es in Westaustralien, Kanada, China, Indien, Neuseeland, Norwegen und der Ukraine. Große Mengen von Rutil werden auch in Nordamerika und Südafrika abgebaut und tragen zur jährlichen Produktion von 90.000 Tonnen des Metalls und 4,3 Millionen Tonnen Titandioxid bei. Die Gesamtreserven an Titan werden auf über 600 Millionen Tonnen geschätzt.

Titan ist in Meteoriten enthalten und wurde in der Sonne und in Sternen des Typs M nachgewiesen, der kältesten Art von Sternen mit einer Oberflächentemperatur von 3.200 °C. Gesteine, die während der Apollo-17-Mission vom Mond mitgebracht wurden, bestehen aus 12,1% TiO2. Es kommt auch in Kohleasche, Pflanzen und sogar im menschlichen Körper vor.

Isotope

Hauptartikel: Isotope des Titans
Das natürlich vorkommende Titan besteht aus fünf stabilen Isotopen: 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti und 50Ti, wobei 48Ti das häufigste ist (73,8% natürliche Häufigkeit). Elf Radioisotope wurden charakterisiert, wobei die stabilsten 44Ti mit einer Halbwertszeit von 63 Jahren, 45Ti mit einer Halbwertszeit von 184,8 Minuten, 51Ti mit einer Halbwertszeit von 5,76 Minuten und 52Ti mit einer Halbwertszeit von 1,7 Minuten sind. Alle übrigen radioaktiven Isotope haben eine Halbwertszeit von weniger als 33 Sekunden, und die meisten von ihnen haben eine Halbwertszeit von weniger als einer halben Sekunde.
Die Isotope des Titans haben ein Atomgewicht zwischen 39,99 u (40Ti) und 57,966 u (58Ti). Der primäre Zerfallsmodus vor dem häufigsten stabilen Isotop, 48Ti, ist der Elektroneneinfang und der primäre Modus danach die Beta-Emission. Die primären Zerfallsprodukte vor 48Ti sind die Isotope des Elements 21 (Scandium) und die primären Produkte danach die Isotope des Elements 23 (Vanadium)
.
Geschichte

Martin Heinrich Klaproth benannte Titan nach den Titanen der griechischen Mythologie. 1791 entdeckte der Amateurgeologe und Pfarrer William Gregor, damals Vikar der Gemeinde Creed, in Cornwall, England, dass Titan in einem Mineral enthalten ist.[30] Er erkannte das Vorhandensein eines neuen Elements in Ilmenit, als er schwarzen Sand an einem Bach in der nahe gelegenen Gemeinde Manaccan fand und bemerkte, dass der Sand von einem Magneten angezogen wurde. Eine Analyse des Sandes ergab das Vorhandensein von zwei Metalloxiden: Eisenoxid (was die Anziehung durch den Magneten erklärte) und 45,25% eines weißen Metalloxids, das er nicht identifizieren konnte. Gregor erkannte, dass das nicht identifizierte Oxid ein Metall enthielt, das nicht mit den Eigenschaften eines bekannten Elements übereinstimmte, und berichtete der Royal Geological Society of Cornwall und der deutschen Wissenschaftszeitschrift Crell's Annalen über seine Erkenntnisse. Etwa zur gleichen Zeit stellte Franz-Joseph Müller von Reichenstein eine ähnliche Substanz her, konnte sie jedoch nicht identifizieren. Unabhängig davon wurde das Oxid 1795 von dem deutschen Chemiker Martin Heinrich Klaproth in Rutil aus Ungarn wiederentdeckt. Klaproth stellte fest, dass es ein neues Element enthielt und benannte es nach den Titanen der griechischen Mythologie. Nachdem er von Gregors früherer Entdeckung gehört hatte, beschaffte er sich eine Probe von Manakkanit und bestätigte, dass es Titan enthielt.

Die Verfahren zur Gewinnung von Titan aus seinen verschiedenen Erzen sind mühsam und kostspielig; eine Reduktion auf die übliche Weise, durch Erhitzen in Gegenwart von Kohlenstoff, ist nicht möglich, da dabei Titankarbid entsteht. Reines metallisches Titan (99,9%) wurde erstmals 1910 von Matthew A. Hunter am Rensselaer Polytechnic Institute durch Erhitzen von TiCl4 mit Natrium bei 700-800 °C nach dem Hunter-Verfahren hergestellt. Außerhalb des Labors wurde Titanmetall erst 1932 verwendet, als William Justin Kroll nachwies, dass es durch Reduktion von Titantetrachlorid (TiCl4) mit Kalzium hergestellt werden kann. Acht Jahre später verfeinerte er dieses Verfahren durch die Verwendung von Magnesium und sogar Natrium im so genannten Kroll-Prozess. Obwohl weiterhin an effizienteren und billigeren Verfahren geforscht wird (z. B. FFC Cambridge), wird das Kroll-Verfahren nach wie vor für die kommerzielle Produktion verwendet.
Titanschwamm, hergestellt nach dem Kroll-VerfahrenTitan von sehr hoher Reinheit wurde in kleinen Mengen hergestellt, als Anton Eduard van Arkel und Jan Hendrik de Boer 1925 das Jodid- oder Kristallbarrenverfahren entdeckten, bei dem die Reaktion mit Jod und die Zersetzung der entstehenden Dämpfe über einem heißen Faden zu reinem Metall erfolgt.

In den 1950er und 1960er Jahren leistete die Sowjetunion im Rahmen von Programmen im Zusammenhang mit dem Kalten Krieg Pionierarbeit bei der Verwendung von Titan für militärische und U-Boot-Anwendungen (Alfa-Klasse und Mike-Klasse). Ab den frühen 1950er Jahren wurde Titan in großem Umfang in der militärischen Luftfahrt eingesetzt, insbesondere in Hochleistungsflugzeugen wie der F100 Super Sabre und der Lockheed A-12.

In den USA erkannte das Verteidigungsministerium die strategische Bedeutung des Metalls und unterstützte frühe Bemühungen zur Kommerzialisierung. Während des gesamten Kalten Krieges wurde Titan von der US-Regierung als strategisches Material eingestuft, und das Defense National Stockpile Center unterhielt einen großen Vorrat an Titanschwamm, der schließlich im Jahr 2005 abgebaut wurde. Heute entfällt auf den weltweit größten Hersteller, das in Russland ansässige Unternehmen VSMPO-Avisma, ein geschätzter Anteil von 29% am Weltmarkt.

Im Jahr 2006 vergab die US-Verteidigungsbehörde $5,7 Millionen an ein Konsortium aus zwei Unternehmen, um ein neues Verfahren zur Herstellung von Titanmetallpulver zu entwickeln. Unter Hitze und Druck kann das Pulver zur Herstellung starker, leichter Gegenstände verwendet werden, die von Panzerungen bis hin zu Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, das Transportwesen und die chemische Industrie reichen. Produktion und Herstellung.

Titan (mineralisches Konzentrat)Die Verarbeitung von Titanmetall erfolgt in 4 Hauptschritten: Reduktion von Titanerz zu "Schwamm", einer porösen Form; Schmelzen von Schwamm oder von Schwamm und einer Vorlegierung zu einem Barren; Primärverarbeitung, bei der ein Barren in allgemeine Walzprodukte wie Knüppel, Stangen, Platten, Bleche, Streifen und Rohre umgewandelt wird; und Sekundärverarbeitung von fertigen Formen aus Walzprodukten.

Da das Metall bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff reagiert, kann es nicht durch Reduktion seines Dioxids hergestellt werden. Titanmetall wird daher kommerziell nach dem Kroll-Verfahren hergestellt, einem komplexen und teuren Chargenverfahren. (Der relativ hohe Marktwert von Titan ist vor allem auf seine Verarbeitung zurückzuführen, bei der ein anderes teures Metall, Magnesium, geopfert wird). Beim Kroll-Verfahren wird das Oxid zunächst durch Carbochlorierung in Chlorid umgewandelt, wobei Chlorgas in Gegenwart von Kohlenstoff über glühendes Rutil oder Ilmenit geleitet wird, um TiCl4 herzustellen. Dieses wird kondensiert und durch fraktionierte Destillation gereinigt und dann mit 800 °C heißem geschmolzenem Magnesium in einer Argonatmosphäre reduziert.

Eine kürzlich entwickelte Methode, das FFC-Cambridge-Verfahren, könnte das Kroll-Verfahren ersetzen. Bei diesem Verfahren wird Titandioxidpulver (eine veredelte Form von Rutil) als Ausgangsmaterial für die Herstellung des Endprodukts verwendet, das entweder ein Pulver oder ein Schwamm ist. Wenn Mischoxidpulver verwendet wird, ist das Produkt eine Legierung, die zu wesentlich geringeren Kosten hergestellt wird als der herkömmliche mehrstufige Schmelzprozess. Das FFC-Cambridge-Verfahren könnte Titan zu einem weniger seltenen und teuren Werkstoff für die Luft- und Raumfahrtindustrie und den Luxusgütermarkt machen und könnte in vielen Produkten zum Einsatz kommen, die derzeit aus Aluminium und Spezialstahl hergestellt werden.

Gängige Titanlegierungen werden durch Reduktion hergestellt. So werden beispielsweise Cuprotitan (Rutil mit Kupferzusatz), Ferrokohlenstoff-Titan (Ilmenit, das mit Koks in einem Elektroofen reduziert wird) und Manganotitan (Rutil mit Mangan oder Manganoxiden) reduziert.

2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO (900 °C)
TiCl4 + 2 Mg → 2 MgCl2 + Ti (1100 °C)

Etwa 50 Titan- und Titanlegierungssorten sind bekannt und werden derzeit verwendet, obwohl nur ein paar Dutzend im Handel erhältlich sind. Die ASTM International kennt 31 Grade von Titanmetall und -legierungen, von denen die Grade 1 bis 4 handelsüblich rein (unlegiert) sind. Diese vier unterscheiden sich durch ihre unterschiedliche Zugfestigkeit in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt, wobei Grad 1 der zäheste ist (niedrigste Zugfestigkeit bei einem Sauerstoffgehalt von 0,18%) und Grad 4 der am wenigsten zähe (höchste Zugfestigkeit bei einem Sauerstoffgehalt von 0,40%). Bei den übrigen Sorten handelt es sich um Legierungen, die jeweils für bestimmte Zwecke entwickelt wurden, sei es für Duktilität, Festigkeit, Härte, elektrischen Widerstand, Kriechfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit gegenüber bestimmten Medien oder eine Kombination davon.

Die ASTM- und andere Legierungen werden auch nach Luft- und Raumfahrt- und Militärspezifikationen (SAE-AMS, MIL-T), ISO-Normen und länderspezifischen Spezifikationen sowie nach firmeneigenen Endnutzerspezifikationen für die Luft- und Raumfahrt, das Militär, die Medizin und industrielle Anwendungen hergestellt.

Bei der Verarbeitung muss Titan in einer inerten Atmosphäre aus Argon oder Helium geschweißt werden, um es vor Verunreinigungen durch atmosphärische Gase wie Sauerstoff, Stickstoff oder Wasserstoff zu schützen, die zu einer Versprödung führen, die die Integrität der Schweißnähte beeinträchtigt und zum Versagen der Verbindungen führt. Handelsübliche reine Flacherzeugnisse (Bleche, Platten) lassen sich leicht umformen, aber bei der Verarbeitung muss berücksichtigt werden, dass das Metall ein "Gedächtnis" hat und zum Zurückfedern neigt. Dies gilt insbesondere für bestimmte hochfeste Legierungen. Das Metall kann mit denselben Maschinen und Verfahren wie nichtrostender Stahl bearbeitet werden.

Anwendungen

Titan wird in Stahl als Legierungselement (Ferrotitan) zur Verringerung der Korngröße und als Desoxidationsmittel sowie in Edelstahlrohren zur Verringerung des Kohlenstoffgehalts verwendet.Titan wird häufig mit Aluminium (zur Verfeinerung der Korngröße), Vanadium, Kupfer (zum Härten), Eisen, Mangan, Molybdän und anderen Metallen legiert[49]. Anwendungen für Titanwerksprodukte (Bleche, Platten, Stangen, Drähte, Schmiedeteile, Gussteile) finden sich in der Industrie, der Luft- und Raumfahrt, im Freizeitbereich und in Schwellenländern. Titanpulver wird in der Pyrotechnik als Quelle für hell brennende Partikel verwendet.

Pigmente, Zusatzstoffe und Beschichtungen

Titandioxid ist die am häufigsten verwendete Titanverbindung. Etwa 95% des aus der Erde geförderten Titanerzes werden zu Titandioxid (TiO2) verarbeitet, einem intensiv weißen, dauerhaften Pigment, das in Farben, Papier, Zahnpasta und Kunststoffen verwendet wird. Es wird auch in Zement, in Edelsteinen, als optischer Trübungsstoff in Papier und als Verstärkungsmittel in Graphit-Verbundstoff-Angelruten und Golfschlägern verwendet.

TiO2-Pulver ist chemisch inert, verblasst nicht im Sonnenlicht und ist sehr lichtundurchlässig: Dadurch kann es den braunen oder grauen Chemikalien, aus denen die meisten Haushaltskunststoffe bestehen, eine reine und strahlend weiße Farbe verleihen. in der Natur kommt diese Verbindung in den Mineralien Anatas, Brookit und Rutil vor. Reines Titandioxid hat einen sehr hohen Brechungsindex und eine höhere optische Dispersion als Diamant. Titandioxid ist nicht nur ein sehr wichtiges Pigment, sondern wird auch in Sonnenschutzmitteln verwendet, da es die Haut selbst schützen kann.

In jüngster Zeit wird es in Luftreinigern (als Filterbeschichtung) oder in Folien zur Beschichtung von Gebäudefenstern eingesetzt, die bei Einwirkung von UV-Licht (Sonnenlicht oder künstliches Licht) und Feuchtigkeit in der Luft reaktive Redoxspezies wie Hydroxylradikale erzeugen, die die Luft reinigen oder die Fensteroberflächen sauber halten können.

Luft- und Raumfahrt und Marine
Aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit im Verhältnis zur Dichte, ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit, ihrer Ermüdungsbeständigkeit, ihrer hohen Rissfestigkeit und ihrer Fähigkeit, mäßig hohen Temperaturen ohne Kriechen zu widerstehen, werden Titanlegierungen in Flugzeugen, Panzerungen, Marineschiffen, Raumfahrzeugen und Raketen verwendet. Für diese Anwendungen wird Titan, das mit Aluminium, Vanadium und anderen Elementen legiert ist, für eine Vielzahl von Bauteilen verwendet, darunter kritische Strukturteile, Brandwände, Fahrwerke, Auspuffrohre (Hubschrauber) und Hydrauliksysteme. Etwa zwei Drittel des gesamten produzierten Titanmetalls werden in Flugzeugtriebwerken und -rahmen verwendet. Die SR-71 "Blackbird" war eines der ersten Flugzeuge, in dessen Struktur Titan in großem Umfang verwendet wurde, und ebnete damit den Weg für seine Verwendung in modernen Militär- und Verkehrsflugzeugen. Schätzungsweise 59 Tonnen (130.000 Pfund) werden in der Boeing 777, 45 in der Boeing 747, 18 in der Boeing 737, 32 im Airbus A340, 18 im Airbus A330 und 12 im Airbus A320 verwendet. Im Airbus A380 können 146 Tonnen verwendet werden, davon etwa 26 Tonnen in den Triebwerken.[55] In Triebwerksanwendungen wird Titan für Rotoren, Verdichterschaufeln, Hydrauliksystemkomponenten und Gondeln verwendet. Die Titanlegierung 6AL-4V macht fast 50% aller für Flugzeuganwendungen verwendeten Legierungen aus.

Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser wird Titan zur Herstellung von Propellerwellen und Takelage sowie in Wärmetauschern von Entsalzungsanlagen, in Heiz- und Kühlgeräten für Meerwasseraquarien, Angelschnüren und Vorfächern sowie für Tauchermesser verwendet. Titan wird für die Herstellung von Gehäusen und anderen Komponenten von Überwachungs- und Kontrollgeräten für wissenschaftliche und militärische Zwecke verwendet. Die ehemalige Sowjetunion entwickelte Techniken für den Bau von U-Booten, die größtenteils aus Titan bestehen.

Industriell
Geschweißte Titanrohre und Prozessausrüstungen (Wärmetauscher, Tanks, Prozessbehälter, Ventile) werden in der chemischen und petrochemischen Industrie vor allem wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit eingesetzt. Bestimmte Legierungen werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit (Titan Beta C), ihrer Korrosionsbeständigkeit oder einer Kombination aus beidem in der Bohrloch- und Nickelhydrometallurgie eingesetzt. Die Zellstoff- und Papierindustrie verwendet Titan in Prozessanlagen, die korrosiven Medien wie Natriumhypochlorit oder feuchtem Chlorgas (in der Bleicherei) ausgesetzt sind. Andere Anwendungen sind: Ultraschall Schweiß-, Wellenlöt- und Sputtertargets.
Titantetrachlorid (TiCl4), eine farblose Flüssigkeit, ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Herstellung von TiO2 und wird auch zur Herstellung des Ziegler-Natta-Katalysators verwendet. Es wird zur Iridisierung von Glas eingesetzt, und da es in feuchter Luft stark dünstet, wird es auch zur Herstellung von Rauchwänden verwendet.

Verbraucher und Architekten
Titanmetall wird in der Automobilindustrie verwendet, insbesondere im Automobil- und Motorradrennsport, wo eine Gewichtsreduzierung bei gleichzeitig hoher Festigkeit und Steifigkeit entscheidend ist. Das Metall ist im Allgemeinen zu teuer, um es für den allgemeinen Verbrauchermarkt zu vermarkten, abgesehen von High-End-Produkten, insbesondere für den Rennsport-/Leistungsmarkt. Spätere Corvette-Modelle sind mit Auspuffanlagen aus Titan erhältlich.
Titan wird für viele Sportartikel verwendet: Tennisschläger, Golfschläger, Lacrosse-Schläger, Cricket-, Hockey-, Lacrosse- und Fußballhelme sowie Fahrradrahmen und -komponenten. Obwohl es sich nicht um ein gängiges Material für die Fahrradherstellung handelt, werden Fahrräder aus Titan von Rennteams und Abenteurern verwendet. Titanlegierungen werden auch für Brillengestelle verwendet, die zwar recht teuer, aber sehr haltbar und langlebig sind, ein geringes Gewicht haben und keine Hautallergien hervorrufen. Viele Rucksacktouristen verwenden Ausrüstungsgegenstände aus Titan, z. B. Kochgeschirr, Essgeschirr, Laternen und Zeltheringe, die zwar etwas teurer sind als herkömmliche Alternativen aus Stahl oder Aluminium, dafür aber deutlich leichter, ohne dass die Festigkeit darunter leidet. Titan wird auch gerne von Hufschmieden verwendet, da es leichter und haltbarer ist als Stahl, wenn es zu Hufeisen geformt wird.
Aufgrund seiner Langlebigkeit ist Titan bei der Herstellung von Designer-Schmuck (insbesondere von Titanringen) immer beliebter geworden, und seine Trägheit macht es zu einer guten Wahl für Allergiker oder für Personen, die den Schmuck in Umgebungen wie Schwimmbädern tragen wollen. Aufgrund seiner Langlebigkeit, seines geringen Gewichts und seiner Beständigkeit gegen Dellen und Korrosion wird Titan auch für die Herstellung von Uhrengehäusen verwendet.[64] Einige Künstler arbeiten mit Titan, um Kunstwerke wie Skulpturen, dekorative Objekte und Möbel herzustellen.
Gelegentlich wird Titan auch in der Architektur verwendet: Das 40 m hohe Denkmal für Juri Gagarin, den ersten Menschen im Weltraum, in Moskau besteht aus Titan, weil das Metall eine attraktive Farbe hat und mit der Raketentechnik in Verbindung gebracht wird. Das Guggenheim-Museum in Bilbao und die Cerritos Millennium Library waren die ersten Gebäude in Europa bzw. Nordamerika, die mit Titanpaneelen verkleidet wurden, und auch das Frederic C. Hamilton Building in Denver, Colorado, und das 107 m hohe Monument für die Eroberer des Weltraums in Moskau wurden mit Titan verkleidet.
Aufgrund seiner überlegenen Festigkeit und seines geringen Gewichts im Vergleich zu anderen Metallen, die traditionell für Schusswaffen verwendet werden (Stahl, Edelstahl und Aluminium), sowie aufgrund von Fortschritten in der Metallbearbeitungstechnik hat sich die Verwendung von Titan bei der Herstellung von Schusswaffen weiter verbreitet. Zu den Haupteinsatzgebieten gehören Pistolenrahmen und Revolverzylinder. Aus denselben Gründen wird es auch für das Gehäuse von Laptops verwendet (z. B. für die PowerBook-Serie von Apple).
Einige gehobene Kategorien von Werkzeugen, die leicht und korrosionsbeständig sein sollen, wie Schaufeln und Taschenlampen, werden ebenfalls aus Titan oder Titanlegierungen hergestellt.

Medizinische
Orthopädische Implantate
Da Titan biokompatibel ist (ungiftig und wird vom Körper nicht abgestoßen), wird es für eine Vielzahl medizinischer Anwendungen verwendet, darunter chirurgische Instrumente und Implantate wie Hüftkugeln und -pfannen (Gelenkersatz), die bis zu 20 Jahre lang an ihrem Platz bleiben können.
Titan hat die inhärente Eigenschaft, osseointegriert zu werden, was den Einsatz in Zahnimplantaten ermöglicht, die über 30 Jahre lang an ihrem Platz bleiben können. Diese Eigenschaft ist auch für orthopädische Implantate von Nutzen, die von dem niedrigeren Elastizitätsmodul (E-Modul) von Titan profitieren, das dem des Knochens, den diese Geräte reparieren sollen, besser entspricht. Dadurch wird die Belastung des Skeletts gleichmäßiger auf Knochen und Implantat verteilt, was zu einer geringeren Inzidenz von Knochenabbau aufgrund von Stressabschirmung und periprothetischen Knochenbrüchen führt, die an den Rändern orthopädischer Implantate auftreten. Allerdings ist die Steifigkeit von Titanlegierungen immer noch mehr als doppelt so hoch wie die des Knochens, so dass der angrenzende Knochen eine wesentlich geringere Belastung erfährt und sich abbauen kann. Da Titan nicht ferromagnetisch ist, können Patienten mit Titanimplantaten sicher mit der Magnetresonanztomographie untersucht werden (praktisch bei Langzeitimplantaten). Um Titan für die Implantation in den Körper vorzubereiten, wird es einem Hochtemperatur-Plasmalichtbogen ausgesetzt, der die Oberflächenatome entfernt und frisches Titan freilegt, das sofort oxidiert wird.
Piercings
Titan kann eloxiert werden, um verschiedene Farben zu erzeugen, wodurch die Dicke der Oberflächenoxidschicht variiert wird und Interferenzstreifen entstehen. Titan wird auch für chirurgische Instrumente in der bildgesteuerten Chirurgie sowie für Rollstühle, Krücken und andere Produkte verwendet, bei denen hohe Festigkeit und geringes Gewicht erwünscht sind.
Vorsichtsmaßnahmen
Die Brennnessel enthält bis zu 80 ppm Titan, das selbst in hohen Dosen ungiftig ist und im menschlichen Körper keine natürliche Rolle spielt. Der Mensch nimmt täglich schätzungsweise 0,8 Milligramm Titan auf, das meiste wird jedoch nicht absorbiert,[29] es neigt jedoch zur Bioakkumulation in Geweben, die Kieselsäure enthalten. Ein unbekannter Mechanismus in Pflanzen könnte Titan nutzen, um die Produktion von Kohlenhydraten zu stimulieren und das Wachstum zu fördern. Dies könnte erklären, warum die meisten Pflanzen etwa 1 Teil pro Million (ppm) Titan enthalten, Nahrungspflanzen etwa 2 ppm, und Schachtelhalm und Brennnessel enthalten bis zu 80 ppm.
Als Pulver oder in Form von Metallspänen stellt Titanmetall eine erhebliche Brandgefahr und bei Erwärmung in der Luft eine Explosionsgefahr dar. Wasser- und kohlendioxidbasierte Methoden zum Löschen von Bränden sind bei brennendem Titan unwirksam; stattdessen müssen Trockenlöschmittel der Klasse D verwendet werden.
Bei der Herstellung oder Handhabung von Chlor muss darauf geachtet werden, dass Titan nur an Orten verwendet wird, an denen es nicht mit trockenem Chlorgas in Berührung kommt, was zu einem Brand von Titan/Chlor führen kann. Eine Brandgefahr besteht auch bei der Verwendung von Titan in feuchtem Chlor aufgrund einer möglichen unerwarteten Trocknung durch extreme Wetterbedingungen.
Titan kann Feuer fangen, wenn eine frische, nicht oxidierte Oberfläche mit flüssigem Sauerstoff in Berührung kommt. Solche Oberflächen können entstehen, wenn die oxidierte Oberfläche mit einem harten Gegenstand getroffen wird oder wenn eine mechanische Beanspruchung zur Entstehung eines Risses führt. Dies stellt eine mögliche Einschränkung für die Verwendung in Flüssigsauerstoffsystemen dar, wie sie in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu finden sind.