Hợp kim titan dựa trên titan và các nguyên tố khác. Có hai loại tinh thể đồng nhất của titan: α titan có cấu trúc lục giác được đóng gói chặt chẽ dưới 882 ℃ và β titan với cấu trúc hình khối ở tâm trên 882 ℃.
Các nguyên tố hợp kim có thể được chia thành ba loại tùy theo ảnh hưởng của chúng đến nhiệt độ biến đổi
① Các nguyên tố làm bền pha α và tăng nhiệt độ chuyển pha là các nguyên tố bền α, bao gồm nhôm, cacbon, oxy và nitơ. Nhôm là nguyên tố hợp kim chính trong hợp kim titan, có tác dụng rõ ràng trong việc cải thiện độ bền ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao, giảm trọng lượng riêng và tăng mô đun đàn hồi.
② Các nguyên tố làm bền pha β và giảm nhiệt độ chuyển pha là các nguyên tố bền β, có thể chia thành dạng đẳng cấu và dạng eutectoid. Trước đây bao gồm molypden, niobi và vanadi; loại sau bao gồm crom, mangan, đồng, sắt và silic.
③ Các nguyên tố ít ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển pha là các nguyên tố trung tính, chẳng hạn như zirconi và thiếc.
Oxy, nitơ, cacbon và hydro là những tạp chất chính trong hợp kim titan. Oxy và nitơ có độ hòa tan cao hơn trong pha α, có thể làm hợp kim titan tăng cường đáng kể, nhưng làm giảm độ dẻo. Nói chung, hàm lượng oxy và nitơ trong titan lần lượt là dưới 0,15-0,2% và 0,04-0,05%. Độ hòa tan của hydro trong pha α rất nhỏ, quá nhiều hydro hòa tan trong hợp kim titan sẽ tạo ra hyđrua và làm cho hợp kim trở nên giòn. Nói chung, hàm lượng hydro trong hợp kim titan được kiểm soát dưới 0,015%. Sự hòa tan của hydro trong titan là thuận nghịch và có thể được loại bỏ bằng cách ủ chân không.
