Титанові сплави - це сплави на основі титану з додаванням інших елементів. Титан має два ізоморфних кристала: щільноупакований гексагональний α-титан при температурі нижче 882°C і об'ємно-центрований кубічний β-титан вище 882°C.
Залежно від впливу на температуру фазового переходу легуючі елементи можна розділити на три категорії:
①Елементами, які стабілізують α-фазу та підвищують температуру фазового переходу, є α-стабілізуючі елементи, такі як алюміній, вуглець, кисень та азот. Серед них алюміній є основним елементом сплаву титанового сплаву, який має очевидний вплив на покращення нормальної температури та високотемпературної міцності сплаву', зниження питомої ваги та збільшення модуля пружності.
②Елементом, який стабілізує β-фазу та знижує температуру фазового переходу, є β-стабілізуючий елемент, який можна розділити на два типи: ізоморфний та евтектоїдний. До перших належать молібден, ніобій, ванадій тощо; до останнього входять хром, марганець, мідь, залізо, кремній тощо.
③ Елементами, які мало впливають на температуру фазового переходу, є нейтральні елементи, такі як цирконій і олово.
Основними домішками в титанових сплавах є кисень, азот, вуглець і водень. Кисень і азот мають більшу розчинність в α-фазі, що надає значний зміцнюючий вплив на титановий сплав, але знижує пластичність. Зазвичай призначають, що вміст кисню та азоту в титані становить 0,15-0,2% і 0,04-0,05% і менше відповідно. Розчинність водню в α-фазі дуже мала, і занадто багато водню, розчиненого в титановому сплаві, призведе до утворення гідридів, що зробить сплав крихким. Як правило, вміст водню в титанових сплавах контролюється нижче 0,015%. Розчинення водню в титані є оборотним і його можна видалити шляхом вакуумного відпалу.