Titaniumlegering is gebaseerd op titanium en andere elementen. Er zijn twee soorten homogene kristallen van titanium: α-titanium met dicht opeengepakte hexagonale structuur onder 882 ℃ en β-titanium met kubieke structuur in het midden van het lichaam boven 882 ℃.
Legeringselementen kunnen worden onderverdeeld in drie typen op basis van hun effecten op de transformatietemperatuur
① De elementen die de α-fase stabiliseren en de faseovergangstemperatuur verhogen, zijn α-stabiele elementen, waaronder aluminium, koolstof, zuurstof en stikstof. Aluminium is het belangrijkste legeringselement in titaniumlegering, wat een duidelijk effect heeft op het verbeteren van de sterkte bij kamertemperatuur en hoge temperatuur, het verminderen van het soortelijk gewicht en het verhogen van de elastische modulus.
② De elementen die de β-fase stabiliseren en de faseovergangstemperatuur verlagen, zijn β-stabiele elementen, die kunnen worden onderverdeeld in isomorfe en eutectoïde vormen. De eerste omvat molybdeen, niobium en vanadium; het laatste omvat chroom, mangaan, koper, ijzer en silicium.
③ De elementen die weinig invloed hebben op de faseovergangstemperatuur zijn neutrale elementen, zoals zirkonium en tin.
Zuurstof, stikstof, koolstof en waterstof zijn de belangrijkste onzuiverheden in titaniumlegeringen. Zuurstof en stikstof hebben een hogere oplosbaarheid in de α-fase, wat de titaniumlegering aanzienlijk kan versterken, maar de plasticiteit vermindert. Over het algemeen is het gehalte aan zuurstof en stikstof in titanium respectievelijk lager dan 0,15-0,2% en 0,04-0,05%. De oplosbaarheid van waterstof in α-fase is erg klein, te veel waterstof opgelost in titaniumlegering zal hydride produceren en de legering bros maken. Over het algemeen wordt het waterstofgehalte in een titaniumlegering onder 0,015% gehouden. Het oplossen van waterstof in titanium is omkeerbaar en kan worden verwijderd door vacuümgloeien.
