Tại cuộc triển lãm về sử dụng titan trong công nghiệp được tổ chức mấy năm trước đây ở London đã trưng bày rất nhiều loại thiết bị làm bằng titan để trang bị cho các nhà máy hóa chất. Các ống phun làm bằng titan sau khi làm việc hơn hai tháng trong môi trường khí sunfurơ nóng vẫn có thể tiếp tục làm việc thêm nữa, dường như trong chúng chưa hề xảy ra chuyện gỉ cả; còn các ống phun bằng thép không gỉ thì bị hỏng ngay sau vài giờ làm việc. Titan được sử dụng rất có hiệu quả để chế tạo các chi tiết làm việc trong môi trường khí clo, hơi axit sunfuric hoặc nitric và các hóa chất ăn mòn khác. Một số xí nghiệp đã sắm cả những ống thông gió đồ sộ bằng kim loại này, cao đến 120 mét. Tất nhiên, cái ống như vậy là đắt tiền, nhưng sau đó, nó đứng vững hàng trăm năm ròng mà không cần sửa chữa gì cả – tất cả mọi chi phí sẽ được bù lại một cách dư thừa.

Titan được sử dụng rộng rãi để sản xuất các loại hợp kim cứng dùng làm dụng cụ cắt gọt. Chỉ một lớp phủ cực mỏng bằng titan cacbua cúng đủ nâng cao hẳn những tính năng cắt gọt của dụng cụ, làm cho chất lượng bề mặt của sản phẩm được gia công trở nên tốt hơn.

Các dụng cụ phẫu thuật tuyệt vời làm bằng các hợp kim titan rất được ca ngợi. Bác sĩ Liên Xô Iuri Xenkevich – người tham gia đoàn thám hiểm quốc tế dưới sự lãnh đạo của nhà du lịch nổi tiếng Tur Heyerdahl người Na Uy, đã mang theo trong chuyến vượt biển rất dài ngày trên chiếc bè “Ra” bằng cỏ giấy một bộ dụng cụ phẫu thuật bằng titan – nó vừa nhẹ vừa bền vừa chống được ăn mòn.

Trong những năm sáu mươi, các nhà bác học đã chế tạo được một thứ hợp kim kì lạ gồm niken và titan, gọi là nitinon. Nó có một tính chất khác thường là “nhớ” được quá khứ của mình, hay nói một cách chính xác hơn, nó lấy lại được hình dạng ban đầu của mình sau khi bị biến dạng do gia công (điều này sẽ được kể tỉ mỉ trong mục “con quỷ đồng” viết về niken).

Hồi đầu thế kỉ XX, trong các nhà luyện kim nổi lên một ý kiến cho rằng, titan là một tạp chất có hại đối với sắt. Phải qua nhiều năm mới chứng minh được tính mơ hồ của cách nhìn nhận đó. Ngày nay, luyện kim là một trong những ngành tiêu thụ titan nhiều nhất. Có thể kể ra hàng trăm nhãn thép và hợp kim có chứa nguyên tố này với một lượng nào đó. Titan được pha thêm vào thép không gỉ để ngăn chặn sự ăn mòn sâu vào các tinh thể. Trong các hợp kim chịu nóng có hàm lượng crom cao, titan làm giảm độ lớn của các hạt, làm cho các hợp kim có cấu trúc tinh thể mịn hạt và đồng nhất. Trong các hợp kim chịu nóng khác, titan dùng làm nguyên tố tăng độ bền.

Áp lực lớn của titan đối với oxi (chúng ta còn trở lại vấn đề này) cho phép sử dụng nó để khử oxi cho thép. So với silic là một trong những chất khử oxi chủ yếu, thì khả năng khử oxi của titan cao hơn khoảng mười lần. Titan cũng có vai trò như vậy đối với nitơ. Việc khử hết các chất khí cho thép góp phần nâng cao các tính chất cơ học và tăng độ bền ăn mòn của thép.

Một trong những tính chất tuyệt với của titan là khả năng chống ăn mòn – kẻ thù độc ác nhất của các kim loại, rất cao. Trên bề mặt một tấm titan ngâm trong nước biển sau mười năm vẫn không hề thấy một dấu vết han gỉ nào (sau thời gian ấy, nếu một tấm sắt thì họa may chỉ còn dấu vết của nó trong trí nhớ mà thôi). Nhưng đâu phải chỉ chục năm mà thôi: các phép tính đã cho thấy rằng, nếu thí nghiệm này được bắt đầu từ một ngàn năm về trước, chẳng hạn, từ khi nước Nga chính thức nhận chính giáo Cơ Đốc làm quốc giáo (vào năm 988 – 989), thì đến nay, lớp ăn mòn chỉ có thể “gặm” sâu vào tấm titan vẻn vẹn có 0,02 milimét. Vì vậy, thật là dễ hiểu khi các nhà đóng tàu biển, xây dựng thủy lợi, thiết kế khí cụ lặn sâu đều bảy tỏ thiện cảm với titan chẳng kém gì các công trình sư hàng không và các nhà hóa học. Hãng “General Electric” ở Mỹ đựng định xây dựng một đồ án xây dựng các trạm nghiên cứu ngầm dưới biển có người điều khiển. Các trạm này có thể đặt ở độ sâu 3.700 mét. Trong các đồ án này, các hợp kim titan đóng một vai trò quan trọng.

Chính vì titan có độ bền ăn mòn cao nên những người sáng tạo đài tưởng niệm để mãi mãi ghi nhớ việc con người chinh phục không gian vũ trụ đã chọn đích danh kim loại này làm vật liệu ốp ngoài. Trong khoảng những năm đó, người ta còn dự định sử dụng titan vào một công trình đồ sộ nữa. Tại cuộc thi chọn các đồ án xây dựng đài kỉ niệm một trăm năm ngày thành lập Hội Viễn thông Quốc tế do UNESCO tổ chức, đồ án của các kiến trúc sư Xô-viết đã đoạt giải nhất (trong số hai trăm mười ba đồ án được trình bày). Đài kỉ niệm dự kiến đặt tại Quảng trường Các dân tộc ở Giơnevơ sẽ là hai vỏ sò bằng bê tông cao 10,5 mét được ốp bằng những tấm titan nhẵn bóng. Đi dọc theo một con đường nhỏ giữa hai vỏ sò này, người ta sẽ nghe được giọng nói, tiếng bước chân của mình, tiếng ồn ào của thành phố, sẽ thấy các hình ảnh của mình ở tâm các vòng tròn mất hút dần vào khoảng xa vô tận. Đồ án này cho đến nay vẫn chưa được thực hiện, nhưng một đài kỉ niệm khác kiểu tháp nhọn của tác giả Liên Xô cũng làm bằng titan hiện đang tô điểm cho công viên Cung các dân tộc ở Giơnevơ. Đó là một đài kỉ niệm cao 28 mét, tượng trưng cho lòng khát khao của con người muốn vươn tới những tầm xa vũ trụ và những thành tựu đã đạt được trên con đường đó. Năm 1971, Liên Xô đã chuyển công trình này làm quà tặng cho Liên hợp quốc.

Năm 1980, tượng kỉ niệm Iuri Gagarin đã được dựng lên ở Maxcơva. Thân hình cao mười hai mét của nhà du hành vũ trụ đầu tiên trên trái đất đặt trên đỉnh cột cao vút, mà cũng là mô hình con tàu vũ trụ “Phương Đông” đã hoàn thành chuyến bay lịch sử, đều được làm bằng titan. Không thể hình dung nổi toàn cảnh Lêningrat nếu không có hai ngọn tháp lầu chuông nổi tiếng ở Bản doanh hải quân và ở Pháo đài Petropaplôpxcơ. Hiện nay, một ngọn tháp lầu chuông thứ ba được đặt lên tòa nhà của bến cảng lớn nhất Liên Xô trên đảo Vasilliepxki. Ngọn tháp lầu chuông mới trang điểm cho hải cảng Panmira phương Bắc (Panmira là một thành phố cổ ở đông bắc Xyri, vốn là trung tâm buôn bán và thủ công nghiệp rất phồn thịnh vào khoảng thế kỉ I – III. Trong văn chương Nga, người ta thường ví Lêningrat là Panmira phương bắc -N. D.) này cũng được làm bằng titan – thứ vật liệu mà các kiến trúc sư, các nhà điêu khắc và xây dựng đều ưa chuộng.

Nếu như người Hy Lạp cổ xưa mà biết đến titan thì rất có thể họ đã sử dụng nó làm vật liệu để xây dựng những tòa nhà của thành Acropôn ở Aten. Nhưng tiếc thay, các nhà kiến trúc thời xưa không có thứ “vật liệu vĩnh cửu” này. Những công trình sáng tạo tuyệt vời của họ đã phải chịu tác động hủy diệt của hàng bao thế kỉ. Thời gian đã tàn nhẫn phá hoại những di tích của nền văn hóa Hy Lạp. Đến đầu thế kỉ XX này, người ta thấy rằng, thành Acropôn ngày một điêu tàn ấy phải được sửa chữa. Thế là các bộ phận riêng rẽ của tòa nhà đã được chằng chống bằng những khung thép. Song chỉ được mấy năm, lớp gỉ đã gặm mòn kim loại, nhiều phiến đá hoa cương đã bị sụp xuống và nứt nẻ. Để cứu Acropôn khỏi bị hư hại, người ta đã quyết định thay các khung thép bằng các khung titan để khỏi bị ăn mòn.

Tính không nhiễm từ của titan là một đặc tính quan trọng của nó: ngay cả những từ trường mạnh cũng không thể tác động đến titan. Trong nhiều trường hợp, “miễn dịch kháng từ” như vậy rất có ích. Chẳng hạn những người tham gia đoàn thám hiểm Bắc Cực của báo “nước Nga Xô-viết” hồi năm 1983 đã đem theo chiếc từ kế duy nhất của họ ở trên chiếc xe trượt không nhiễm từ làm bằng titan. Đoàn thám hiểm này đã dùng xe trượt do chó kéo để vượt hơn chục ngàn kilômét dọc theo bờ Bắc Băng Dương.

Như vậy, titan là một kim loại may mắn có những tính chất quý báu. Không phải ngẫu nhiên mà nhà luyện kim nổi tiếng của Liên Xô, Viện sĩ I. P. Barđin đã phấn đấu để phát triển cho kì được kĩ thuật luyện titan ở Liên Xô. Ông đã viết: “Ngày nay, nói đến kim loại không có nghĩa chỉ là gang và thép… Đó còn là titan – một đối thủ trẻ của sắt, hơn hẳn sắt về tất cả các đặc điểm “tính cách” của mình – vừa nhẹ, vừa bền, vừa chịu nhiệt, vừa chống ăn mòn.” Vậy thì tại sao cho đến nay, titan vẫn chưa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như thép hoặc nhôm chẳng hạn?

Giá cao – đó chính là điều đã kìm hãm việc sử dụng titan ở một chừng mực nào đó. Nói cho đúng thì “khuyết điểm” này không phải là bẩm sinh, mà chỉ là do quá khó khăn trong việc tách titan ra khỏi quặng. Nếu lấy giá thành tương đối của titan trong tinh quặng làm đơn vị, thì sau một quãng đường công nghệ dài và phức tạp mà titan phải vượt qua trong quá trình biến ra thành phẩm là lá mỏng, giá thành của nó tăng lên hàng trăm lần. Nhưng đó là một điều bất hạnh có thể cứu vãn được: công nghệ sản xuất kim loại mới này đang được hoàn thiện không ngừng và không phải quá lâu nữa, sẽ đến lúc nó cũng rẻ như nhôm – thứ kim loại mà mới hồi cuối thế kỉ trước còn đắt như các kim loại quý hiếm. Rồi đây trong tủ kính của các cửa hàng có thể sẽ gặp những bộ dụng cụ ăn uống và làm bếp bằng titan và bằng các hợp kim của nó – titan sẽ “đi vào quần chúng.”

Cho đến rất gần đây (và hiện giờ đôi khi vẫn thế) người ta vẫn liệt titan vào hàng các kim loại hiếm mà hoàn toàn không có căn cứ. Thực ra thì trong thiên nhiên, các nguyên tố hay gặp hơn titan cũng chẳng nhiều lắm. Lượng titan có trong vỏ trái đất còn cao gấp mấy lần so với trữ lượng các kim loại như đồng, kẽm, chì vàng, bạc, platin, crom, vonfram, thủy ngân, molipđen, bitmut, antimon, niken, thiếc cộng lại. Thế mà hiếm ư?

Tuy nhiên, về mặt nào đó thì thuật ngữ “hiếm” cũng có một mối quan hệ nào đó với Titan: Chính là hiếm có thứ đất đá không chứa nguyên tố này với một hàm lượng nào đó. Người ta đã biết khoảng bảy mươi khoáng vật của titan mà trong đó nó ở dạng oxit hoặc các muối của axit titanic. Trong số đó, inmenit (mà trước đây gọi là menacanit), rutin, peropsit và sfen là có ý nghĩa thực tiễn lớn nhất. “Phe nhóm” các khoáng vật chứa titan ngày càng mở rộng. Tại vùng đài nguyên Lovozero trên bán đảo Cola, các nhà địa chất đã tìm thấy một thứ đá (nói chính xác hơn là một hạt cát vì nó chỉ cân nặng vài phần mười gam) mà trước đây chưa biết và đặt tên cho nó là natisit, bởi vì các thành phần chủ yếu của nó là natri, titan và silic. Ở phía bắc vùng cận Baican người ta đã tìm thấy một tinh thể tí hon của một khoáng vật mới chứa titan. Để tôn vinh nhà vật lí học Xô-viết xuất sắc – Viện sĩ L. Đ. Lanđau, khoáng vật cực kì hiếm này được gọi là lanđaunit.

Trên trái đất có khoảng chừng hơn một trăm năm mươi mỏ titan lớn, gồm các mỏ quặng và các mỏ sa khoáng. Nhưng dù trái đất có giàu khoáng sản đến đâu đi chăng nữa, thì sớm hay muộn rồi các kho tàng dưới đất cũng sẽ đến ngày cạn kiệt. Bởi vậy, các nhà bác học và các nhà văn viễn tưởng thường hay hướng về đáy đại dương và vào vũ trụ xa xôi. Một trong những nhân vật chính trong cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng “tinh vân tiên nữ” của I. A. Epremôp – nhà cổ sinh vật học kiêm nhà văn Xô-viết nổi tiếng, tên là Đar Vater, làm việc tại một xí nghiệp mỏ titan dưới nước, gần bờ biển Nam Mỹ. Đây là cảnh tượng hiện ra trước mắt nhân vật khi anh ta đến đây để bắt tay vào công việc: “Xa xa ngoài biển hiện lên một dải cát nhân tạo mà ở phần cuối của nó có một ngọn tháp bị sóng nước bao quanh. Ngọn tháp này dừng ở rìa sườn lục địa, cắm dốc xuống đại dương đến độ sâu khoảng một kilômét. Dưới tháp này, một giếng mỏ lớn đi thẳng xuống đất, có dạng một cái ống xi măng rất dày để chống lại áp lực của nước sâu. Ở đáy biển, ống này chọc đúng vào đỉnh một quả núi ngầm hầu như hoàn toàn bằng rutin (titan oxit) nguyên chất và luồng nước đục ngầu pha lẫn các chất khoáng phế thải lan tỏa ra xung quanh được đưa lên mặt đất.”

Ngay từ trước khi con tàu vũ trụ “Apollo” của Mỹ và các trạm tự động “Mặt trăng” của Liên Xô đưa được các mẫu đất đá trên mặt trăng về trái đất, một số nhà bác học đã nêu lên giả thuyết rằng, đất đá trên mặt trăng chứa khá nhiều titan. Hiện nay, giả thuyết của ngày hôm qua đã trở thành sự thực được xác minh bằng thực nghiệm. Có thể trong tương lai không xa, biết đâu báo chí sẽ đưa tin xí nghiệp mỏ titan đầu tiên trên mặt trăng bắt đầu hoạt động ở một nơi nào đó trong vùng biển Bình Yên hoặc trong vùng đại dương Bão Táp.

Các nhà du hành vũ trụ Xô-viết Piôt Climuc và Valentin Lêbêđep (đoàn phi hành trên con tàu vũ trụ “Liên hợp – 13”) đã đưa về trái đất những số liệu thú vị. Họ đã thu nhận được ảnh phổ tử ngoại của một trong những tinh vân hành tinh mà các nhà thiên văn học luôn luôn quan tâm đến. Tinh vân điển hình là một thành tạo dạng khí với một ngôi sao nóng ở trung tâm. Bởi vì các thiên thể này ở rất xa hành tinh của chúng ta nên thông tin về chúng hết sức nghèo nàn. Sau nhiều năm nghiên cứu các tinh vân hành tinh mới chỉ phát hiện được mười bảy nguyên tố hóa học, hơn nữa, trong suốt một phần tư thế kỉ qua không hề nhận được tin tức gì về điều này từ vũ trụ xa thẳm. Và thế là các khí cụ trên con tàu “Liên hợp – 13” đã xác đinh chắc chắn rằng, ở một tinh vân hành tinh còn có hai nguyên tố nữa là nhôm và titan.

Như vậy, cả hành tinh của chúng ta, cả những “người bạn đường” gần gũi nhất của nó và cả các thiên thể khác đều không có lí do gì để “kêu ca” là không có titan. Song còn phải tách nó ra khỏi quặng và đưa nó vào trạng thái mà có thể sử dụng được trong kĩ thuật hiện đại. Nhiệm vụ này thật không dễ dàng.

Vấn đề là ở chỗ hợp chất của titan với oxi (mà nguyên tố này lại thường gặp trong thiên nhiên ở dạng hợp chất như vậy) là một trong những hợp chất bền vững nhất trong hóa học. Dù là dòng điện hay nhiệt độ cao đều không thể tách titan ra khỏi vòng tay của oxi. Điều đó đã bắt buộc các nhà bác học phải tìm kiếm những con đường gián tiếp để điều chế titan ở dạng tự do. Năm 1940, nhà bác học người Mỹ là Kron đã đề xuất cái gọi là phương pháp nhiệt magie để sản xuất titan với quy mô công nghiệp. Thực chất của phương pháp này như sau. Đầu tiên, dùng clo và cacbon để chuyển titan oxit thành titan tetraclorua. Xử trí với clo (bây giờ nó chiếm vị trí của oxi) thì dễ hơn nhiều. Một nguyên tố chẳng hạn như magie hoàn toàn có thể giải quyết được nhiệm vụ này. Do phản ứng giữa titan tetraclorua và magie, một khối bọt xốp gồm titan, magie và magie clorua được tạo thành. Đem nấu lại trong chân không hoặc trong môi trường khí trơ (để cho oxi và nitơ của không khí không lọt được vào kim loại), khối bọt xốp này sẽ biến thành titan đặc sít tinh khiết. Để thu được titan đặc biệt tinh khiết, người ta sử dụng phương pháp iođua do các nhà bác học quen biết của chúng ta là Van Aken và Đơ Bua đề xuất.

Làm cho titan trở nên rẻ hơn – nhiệm vụ này đang được các viện nghiên cứu hóa học chuyên ngành giải quyết. Số viện như thế ngày một tăng lên. Ở Cleveland (nước Mỹ) cách đây không lâu đã thành lập một viện mới chuyên nghiên cứu các kim loại nhẹ. Một điều thú vị là tại buổi lễ khánh thành, dải băng truyền thống căng ở cổng vào viện được làm bằng… titan. Để cắt dải băng này, ông thị trưởng thành phố đã buộc phải dùng đèn xì và kính bảo hiểm thay cho kéo.

Trong thời đại chúng ta, hàng ngàn nhà bác học đang chú ý đến titan. Tại rất nhiều phòng thí nghiệm, các mẫu kim loại này hàng ngày phải chịu đựng những “cực hình” tàn khốc: người ta kéo đứt thành từng mảng, bẻ queo, nấu trong các axit và các chất kiềm, nung đỏ, làm lạnh đến nhiệt độ cực thấp, đặt vào đó những tải trọng rất lớn, rồi dòng điện cao tần và siêu âm.

Và titan đang tiết lộ với con người những điều bí mật của mình…