チタンの特性には、高い強度、剛性、靭性、低密度、優れた耐食性などが挙げられますが、これらの特性は、極低温から高温に至る幅広い温度範囲において、さまざまなチタン合金によって実現されています。チタンのこうした独自の特性の組み合わせにより、航空宇宙構造物やその他の高性能用途において、大幅な軽量化が可能となります。
チタンの原子量は47.88である。チタンは軽量で、強度が高く、耐食性に優れ、自然界に豊富に存在する。 チタンおよびその合金は、30,000 psiから200,000 psi（210～1380 MPa）の引張強度を有しており、これはほとんどの合金鋼に見られる強度と同等である。
チタンは低密度の元素であり、その密度は鉄の約60％ですが、合金化や変形加工によって強度を高めることができます。非磁性であり、熱伝導性に優れています。その熱膨張係数は鋼よりもやや低く、アルミニウムの半分以下です。
チタンの最も有用な特性の一つは、3135°F（1725°C）という高い融点です。これは鋼の融点よりも約400°F高く、アルミニウムの融点よりも約2000°F高いため、チタンは高温用途に非常に適しています。
チタンは不動態化が可能であり、それによってほとんどの鉱酸や塩化物による腐食に対して高い耐性を発揮します。 また、無毒であり、一般的に人体の組織や骨との生体適合性にも優れています。この優れた耐食性と生体適合性に、強度も加わるため、チタンおよびその合金は、化学・石油化学分野、海洋環境、ならびに生体材料用途において貴重な素材となっています。
チタンは電気の導電性が低い。銅の導電性を100％とした場合、チタンの導電性はわずか3.1％である。 このため、チタンは良好な導電性が主要な要件となる用途には使用されません。比較すると、ステンレス鋼の導電率は3.5％、アルミニウムの導電率は30％です。
電気抵抗とは、物質が電子の流れに対して示す抵抗のことです。チタンは導電性が低いため、必然的にかなり優れた抵抗体となります。
表1：チタンの特性、工学的利点、および代表的な用途の関係
チタンの特性
技術的利点
代表的な用途
高強度
部品サイズを最小限に抑えながら、高い機械的負荷に耐える
航空宇宙用構造物、構造部品、高性能ファスナー
低密度
構造性能を維持しつつ、総重量を低減
航空機、宇宙機、高性能輸送機器
高い強度対重量比
強度を犠牲にすることなく軽量設計を可能にする
機体、ジェットエンジン部品、レース用および高性能エンジニアリング
優れた耐食性
過酷な環境下でも最小限のメンテナンスで長寿命を実現
船舶用機器、化学処理装置、海洋構造物
高い融点
高温下でも機械的完全性を維持
ジェットエンジン部品、ガスタービン、高温工業用機器
生体適合性
生体組織および骨との適合性が高く、体内での耐食性に優れている
生体適合性人体組織や骨と適合し、生体内での耐食性に優れる
非磁性
磁気干渉を最小限に抑える必要がある環境に適しています
MRI対応の医療機器、科学機器、精密機器
電気伝導度が低い
導電性の高い金属と比較して、比較的高い電気抵抗を示す
導電性が求められない特殊な電気部品
この記事では、チタンの使用時の性能を決定づける特性について解説します。「チタン」シリーズの他のガイドでは、それらの特性がどこから生じるのか、またどのように定義されるのかについて取り上げています。『チタングレード』では、商業用純チタンとその合金がどのように分類されるかを説明しており、それぞれがここで述べた特性の異なるバランスを示しています。 「チタンの仕様」では、材料の正確な組成や状態を規定する指定体系について解説し、「チタンの規格」では、それらの指定を規定する枠組みについて説明しています。これらを総合することで、性能と分類、指定、規格との関連性が明らかになります。
チタンは、高い強度、剛性、靭性、低密度、そして幅広い温度範囲にわたる優れた耐食性で知られています。これらの特性により、航空宇宙、船舶、化学、およびバイオメディカル分野での用途に最適です。
チタンおよびその合金は、30,000 psi から 200,000 psi（210 から 1380 MPa）の引張強度を有しており、これはほとんどの合金鋼に匹敵する値です。また、チタンの密度は鉄の約 60% であるため、優れた強度対重量比も備えています。
チタンの融点は3135°F（1725°C）と高く、これは鋼よりも約400°F高く、アルミニウムよりもおよそ2000°F高い。
チタンは不動態化することができ、保護層を形成することで、ほとんどの鉱酸や塩化物に対して強い耐性を発揮します。このため、海洋環境や化学環境においても非常に高い耐久性を示します。
いいえ。チタンの導電率は銅（100％）に比べてわずか3.1％であり、電気伝導性が低く、抵抗値が比較的大きいため、高い導電性が求められる用途には使用されません。
はい。チタンは無毒であり、人間の組織や骨と生体適合性が高いため、生体材料やインプラントの分野で広く利用されています。