钛合金是以钛为基础加入其他元素组合的合金，钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。

稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果，稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种，对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。

氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度，对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降，通常规定钛中氧和氮的含量分别在0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。氢在α相中溶解度很小，钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆，通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下，氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。