钛合金是由钛作为基体和其他元素组成的合金。钛有两种均匀的非均相晶体：882°C以下具有致密六边形结构的α钛和882°C以上具有体心立方结构的β钛。

根据对相变温度的影响，合金元素可分为三类：

1、 稳定的α相

2、 稳定的β阶段

3、 对相变温度几乎没有影响的元素是中性元素。

钛合金中的主要杂质是氧、氮、碳和氢。

α钛合金：是一种由次生固溶体组成的单相合金。它比纯钛具有稳定的微观结构、更高的耐磨性和更强的抗氧化性，适用于一般温度和更高的实际应用温度。在500℃到600℃的温度范围内，它仍然保持其强度和抗蠕变性，但不能通过热处理来增强，并且在室温下强度不高。

β钛合金：是一种由贝塔固溶体组成的单相合金。无需热处理，强度高。经过淬火和时效处理，合金得到进一步强化，室温强度可达1372-1666兆帕，但热稳定性较差，不适合高温使用。

α+β钛合金：是一种具有良好综合性能、良好结构稳定性、良好韧性、塑性和高温变形性能的双相合金。它可以更好地用于强化合金，如热压、淬火和时效。热处理后的强度比退火后的强度高50%~100%，可在400~500~C的高温强度下长期工作。其热稳定性不如α-钛合金。

钛合金可分为耐热合金、高强度合金、耐腐蚀合金（钛钼、钛钯合金等）、低温合金和特殊功能合金（钛铁储氢材料和钛镍记忆合金）。通过调整钛合金的热处理工艺，可以获得不同的相组成和微观结构。人们普遍认为，细小的等轴组织具有良好的塑性、热稳定性和疲劳强度。针状组织具有高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性。具有异轴和针头的混合组织具有良好的综合性能。