हवा में टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री जैसे टाइटेनियम की छड़ और ट्यूब की प्रतिक्रिया आमतौर पर तीन गैर-धातु तत्वों के साथ होती है: ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन, और उनकी प्रतिक्रिया प्रक्रिया तापमान से निकटता से संबंधित होती है।
टाइटेनियम हवा में ऑक्सीजन के साथ धीरे-धीरे 100 डिग्री से नीचे प्रतिक्रिया करता है, और केवल 500 डिग्री पर सतह ऑक्सीकरण से गुजरता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, सतह ऑक्साइड फिल्म टाइटेनियम में घुलने लगती है, और ऑक्सीजन धातु की आंतरिक जाली की ओर फैलने लगती है। हालाँकि, 700 डिग्री पर, बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन अभी तक धातु की आंतरिक जाली में प्रवेश नहीं कर पाई है। जब तापमान 700 डिग्री से अधिक हो जाता है, तो धातु में ऑक्सीजन का प्रसार तेज हो जाता है, और सतह ऑक्साइड फिल्म उच्च तापमान पर अपना सुरक्षात्मक प्रभाव खो देती है।
टाइटेनियम और ऑक्सीजन के बीच की प्रतिक्रिया टाइटेनियम के रूप और तापमान पर निर्भर करती है। स्थैतिक बिजली, चिंगारी, घर्षण और अन्य प्रभावों के कारण पाउडर टाइटेनियम कमरे के तापमान पर हवा में तीव्र दहन या विस्फोट से गुजर सकता है। हालांकि, घने टाइटेनियम कमरे के तापमान पर हवा में बहुत स्थिर है। जब घने टाइटेनियम को हवा में गर्म किया जाता है, तो यह ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करना शुरू कर देता है। प्रारंभ में, ऑक्सीजन घने ऑक्साइड फिल्म बनाने, टाइटेनियम की सतह जाली में प्रवेश करती है। यह सतह ऑक्साइड फिल्म ऑक्सीजन को आंतरिक रूप से फैलने से रोक सकती है और इसका सुरक्षात्मक प्रभाव पड़ता है। इसलिए, टाइटेनियम 500 डिग्री से नीचे हवा में स्थिर है। इसकी सतह ऑक्साइड फिल्म का रंग गठन के तापमान से संबंधित है। यह 200 डिग्री से नीचे चांदी का सफेद, 300 डिग्री पर हल्का पीला, 400 डिग्री पर सुनहरा पीला, 500 डिग्री पर नीला, 600 डिग्री पर बैंगनी, 700-800 डिग्री पर लाल ग्रे और 800-900 डिग्री पर ग्रे है। शुद्ध ऑक्सीजन में, टाइटेनियम और ऑक्सीजन के बीच तीव्र प्रतिक्रिया के लिए शुरुआती तापमान हवा की तुलना में कम होता है, और टाइटेनियम लगभग 500-600 डिग्री पर ऑक्सीजन में जलता है।
कमरे के तापमान पर, टाइटेनियम नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन उच्च तापमान पर, टाइटेनियम उन कुछ धातु तत्वों में से एक है जो नाइट्रोजन में जल सकते हैं। नाइट्रोजन में टाइटेनियम का दहन तापमान लगभग 800 डिग्री सेल्सियस है, और पिघला हुआ टाइटेनियम और नाइट्रोजन के बीच प्रतिक्रिया बहुत तीव्र है। टाइटेनियम नाइट्राइड (Ti3N, TiN, आदि) के अलावा, नाइट्रोजन के साथ टाइटेनियम की प्रतिक्रिया भी Ti-N ठोस घोल बना सकती है। जब तापमान 500-550 डिग्री होता है, टाइटेनियम स्पष्ट रूप से नाइट्रोजन को अवशोषित करना शुरू कर देता है और अंतरालीय ठोस समाधान बनाता है; जब तापमान 600 डिग्री से ऊपर पहुंच जाता है, तो टाइटेनियम की नाइट्रोजन अवशोषण दर बढ़ जाती है। Ti-N ठोस घोल में, क्योंकि नाइट्रोजन टाइटेनियम नाइट्राइड के रूप में टाइटेनियम जाली में प्रवेश करती है, टाइटेनियम चरण संक्रमण तापमान बढ़ जाता है, और नाइट्रोजन भी टाइटेनियम का स्टेबलाइजर है। 1050 डिग्री सेल्सियस पर, मध्यम में नाइट्रोजन की अधिकतम घुलनशीलता (द्रव्यमान अंश) 7 प्रतिशत है, और 2020 डिग्री सेल्सियस पर, टाइटेनियम में अधिकतम घुलनशीलता (द्रव्यमान अंश) 2 प्रतिशत है। हालांकि, टाइटेनियम द्वारा नाइट्रोजन अवशोषण की दर ऑक्सीजन अवशोषण की दर से बहुत धीमी है। इसलिए, टाइटेनियम मुख्य रूप से हवा में ऑक्सीजन को अवशोषित करता है, और नाइट्रोजन अवशोषण माध्यमिक होता है।
टाइटेनियम हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करके TiH, TiH2 यौगिक और Ti-H ठोस विलयन बनाता है। टाइटेनियम में हाइड्रोजन अच्छी तरह से घुल सकता है, और टाइटेनियम का 1mol हाइड्रोजन के लगभग 2mol को अवशोषित कर सकता है। टाइटेनियम द्वारा हाइड्रोजन अवशोषण की दर और मात्रा तापमान और हाइड्रोजन दबाव से संबंधित हैं। कमरे के तापमान पर टाइटेनियम की हाइड्रोजन अवशोषण क्षमता 0.002 प्रतिशत से कम है। जब तापमान 300 डिग्री तक पहुंच जाता है, तो टाइटेनियम की हाइड्रोजन अवशोषण दर बढ़ जाती है; अधिकतम मान 500-600 डिग्री पर पहुंच गया है। इसके बाद, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, टाइटेनियम द्वारा अवशोषित हाइड्रोजन की मात्रा कम हो जाती है, और जब यह 1000 डिग्री सेल्सियस तक पहुँच जाता है, तो टाइटेनियम द्वारा अवशोषित अधिकांश हाइड्रोजन विघटित हो जाती है। हाइड्रोजन के दबाव में वृद्धि से टाइटेनियम द्वारा हाइड्रोजन अवशोषण की दर में तेजी आ सकती है और हाइड्रोजन अवशोषित की मात्रा में वृद्धि हो सकती है। इसके विपरीत, कम दबाव में टाइटेनियम को डीहाइड्रोजनीकृत किया जा सकता है। इसलिए, टाइटेनियम और हाइड्रोजन के बीच की प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है। टाइटेनियम और हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया से सतह पर फिल्म नहीं बनती है। क्योंकि हाइड्रोजन परमाणु छोटा होता है, यह जल्दी से टाइटेनियम जाली की गहराई तक फैल सकता है और बीचवाला ठोस घोल बना सकता है। टाइटेनियम में हाइड्रोजन का विघटन टाइटेनियम के चरण संक्रमण तापमान को कम कर सकता है। हाइड्रोजन टाइटेनियम का स्टेबलाइजर है।
