1. Faible densité, haute résistance et résistance spécifique élevée
La densité du titane est de 4,51 g/cm3, soit 57 % de celle de l'acier. Le titane est moins de deux fois plus lourd que l'aluminium et trois fois plus résistant que l'aluminium. La résistance spécifique (rapport résistance/densité) de l'alliage de titane est la plus élevée parmi les alliages industriels couramment utilisés, 3,5 fois celle de l'acier inoxydable, 1,3 fois celle de l'alliage d'aluminium et 1,7 fois celle de l'alliage de magnésium, ce qui en fait un matériau de structure indispensable pour l'industrie aérospatiale.
2. Excellente résistance à la corrosion
La passivité du titane dépend de la présence d'un film d'oxyde et sa résistance à la corrosion dans les milieux oxydants est bien meilleure que dans les milieux réducteurs. Le titane résiste à la corrosion dans un mélange acide sulfurique-acide nitrique fort ou acide chlorhydrique-acide nitrique, voire dans de l'acide chlorhydrique contenant du chlore libre. Le film d'oxyde protecteur du titane se forme souvent lorsque le métal entre en contact avec de l'eau, même dans une petite quantité d'eau ou de vapeur d'eau.
3. Bonne résistance à la chaleur
Habituellement, l'aluminium perd ses propriétés d'origine à 150 degrés et l'acier inoxydable perd ses propriétés d'origine à 310 degrés, tandis que les alliages de titane conservent toujours de bonnes propriétés mécaniques à environ 500 degrés.
4. Bonnes performances à basse température
La résistance de certains alliages de titane (comme Ti-5AI-2.5SnELI) augmente avec la baisse de la température. Ils présentent toujours une bonne ductilité et une bonne ténacité à basse température et sont adaptés à une utilisation à des températures ultra-basses. Ils peuvent être utilisés dans les moteurs-fusées à hydrogène liquide sec et à oxygène liquide, ou comme conteneurs à ultra-basse température sur les engins spatiaux habités.
5. Faible module d'élasticité
Le module d'élasticité du titane n'est que de 55 % de celui de l'acier. Lorsqu'il est utilisé comme matériau de structure, le faible module d'élasticité constitue un inconvénient. Cependant, lorsqu'il est utilisé comme matériau d'implant médical, il peut mieux correspondre au module d'élasticité des os humains, améliorant ainsi l'ajustement entre les implants et les tissus humains.
6. Le titane s'oxyde facilement à haute température
Le titane a une forte force de liaison avec l'hydrogène et l'oxygène, il est donc important d'éviter l'oxydation et l'absorption d'hydrogène. Le soudage du titane doit être effectué sous protection d'argon pour éviter toute contamination. Les tubes et plaques minces en titane doivent être traités thermiquement sous vide et l'atmosphère micro-oxydante doit être contrôlée pendant le traitement thermique des pièces forgées en titane.
7. Faible résistance à l'amortissement
8. Trois propriétés spéciales
(1) Fonction de mémoire de forme
Il s'agit de la capacité de l'alliage Ti-50%Ni (atomique) à retrouver sa forme d'origine dans certaines conditions de température. Ce matériau est appelé alliage à mémoire de forme.
(2) Supraconductivité
Il s'agit d'un alliage de niobium-titane. Lorsque la température descend à près du zéro absolu, le fil en alliage de niobium-titane perd sa résistance. Quelle que soit l'intensité du courant, le fil ne chauffe pas et il n'y a pas de consommation d'énergie. On l'appelle matériau supraconducteur.
(3) Fonction de stockage de l'hydrogène
Il s'agit d'un alliage Ti-50%Fe (atomique), qui peut absorber une grande quantité d'hydrogène. En utilisant cette caractéristique du Ti-Fe, l'hydrogène peut être stocké en toute sécurité, c'est-à-dire que le stockage de l'hydrogène n'utilise pas nécessairement des bouteilles de gaz haute pression en acier. Dans certaines conditions, le Ti-Fe peut également libérer de l'hydrogène. Le Ti-Fe est appelé matériau de stockage d'énergie.
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