Titan (Ti) ist ein Übergangsmetall mit hoher spezifischer Festigkeit, ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und guter Biokompatibilität. In der Werkstofftechnik wird häufig kommerziell reines Titan (CP-Titan) in verschiedenen Reinheitsgraden (z.B. Grade 1–4) eingesetzt. Mit zunehmendem Gehalt an interstitiellen Elementen (O, N, C) steigen Festigkeit und Härte, während Duktilität und Umformbarkeit abnehmen. Für besonders korrosions- und biokompatible Anwendungen, etwa in der Medizintechnik (Dental-Titan, Implantate), werden hochreine Qualitäten eingesetzt.

Die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Titan resultiert aus der spontanen Bildung einer stabilen, wenige Nanometer dicken Passivschicht aus Titandioxid auf der Metalloberfläche. Diese passive Oxidschicht ist selbstheilend und verantwortlich für die hohe Beständigkeit in chloridhaltigen und oxidierenden Medien.

Titania (Titandioxid, TiO₂) ist die thermodynamisch stabile Oxidphase von Titan und tritt in verschiedenen Modifikationen (insbesondere Rutil und Anatas) auf. In der Werkstofftechnik ist TiO₂ sowohl als natürliche Passivschicht auf Titanwerkstoffen als auch als gezielt aufgebrachte Funktionsschicht von Bedeutung. Dickere TiO₂-Schichten werden z.B. durch Anodisation erzeugt, um Haftungseigenschaften, Benetzbarkeit, tribologisches Verhalten oder biologische Interaktionen (z.B. Osteointegration von Implantaten) zu steuern.

Die enge Kopplung der Eigenschaften von Titan-Bulkwerkstoffen mit der Morphologie, Phase und Defektstruktur der Titandioxid-Oberflächenschicht ist ein zentraler Forschungsgegenstand, insbesondere für Anwendungen in der Medizintechnik, Hochtemperatur- und Energietechnik.