Hợp kim titan là hợp kim dựa trên titan được bổ sung thêm các nguyên tố khác. Titan có hai tinh thể đồng hình: titan α lục giác xếp khít dưới 882 ° C và titan β lập phương tâm khối trên 882 ° C.
Các nguyên tố hợp kim có thể được chia thành ba loại tùy theo ảnh hưởng của chúng đối với nhiệt độ chuyển pha:
① Các nguyên tố ổn định pha α và tăng nhiệt độ chuyển pha là các nguyên tố ổn định α, chẳng hạn như nhôm, cacbon, oxy và nitơ. Trong số đó, nhôm là nguyên tố hợp kim chính của hợp kim titan, có tác dụng rõ ràng trong việc cải thiện độ bền nhiệt độ bình thường và nhiệt độ cao của hợp kim' giảm trọng lượng riêng và tăng mô đun đàn hồi.
② Nguyên tố ổn định pha β và giảm nhiệt độ chuyển pha là nguyên tố ổn định pha β, có thể chia thành hai loại: đẳng cấu và eutectoid. Trước đây bao gồm molypden, niobi, vanadi, v.v.; loại thứ hai bao gồm crom, mangan, đồng, sắt, silicon, v.v.
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 lớn hơn trong pha α, có tác dụng tăng cường đáng kể đối với hợp kim titan, nhưng nó làm giảm độ dẻo. Người ta thường quy định rằng hàm lượng oxy và nitơ trong titan lần lượt là 0,15-0,2% và 0,04-0,05% hoặc ít hơn. Độ hòa tan của hydro trong pha α rất nhỏ, và quá nhiều hydro hòa tan trong hợp kim titan sẽ tạo ra hyđrua, 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.