Τα κράματα τιτανίου είναι κράματα με βάση το τιτάνιο που προστίθεται με άλλα στοιχεία. Το τιτάνιο έχει δύο ισομορφικούς κρυστάλλους: κλειστό εξαγωνικό α τιτάνιο κάτω από 882°C και κυβικό β τιτάνιο με κέντρο του σώματος πάνω από 882°C.
Τα στοιχεία κράματος μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με την επιρροή τους στη θερμοκρασία μετάβασης φάσης:
①Τα στοιχεία που σταθεροποιούν τη φάση α και αυξάνουν τη θερμοκρασία μετάβασης φάσης είναι α σταθεροποιητικά στοιχεία, όπως το αλουμίνιο, ο άνθρακας, το οξυγόνο και το άζωτο. Μεταξύ αυτών, το αλουμίνιο είναι το κύριο στοιχείο κράματος του κράματος τιτανίου, το οποίο έχει προφανή αποτελέσματα στη βελτίωση της κανονικής θερμοκρασίας και της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία του κράματος', μειώνοντας το ειδικό βάρος και αυξάνοντας το μέτρο ελαστικότητας.
②Το στοιχείο που σταθεροποιεί τη φάση β και μειώνει τη θερμοκρασία μετάβασης φάσης είναι το β-σταθεροποιητικό στοιχείο, το οποίο μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: ισόμορφο και ευτεκτοειδές. Το πρώτο περιλαμβάνει μολυβδαίνιο, νιόβιο, βανάδιο, κ.λπ. το τελευταίο περιλαμβάνει χρώμιο, μαγγάνιο, χαλκό, σίδηρο, πυρίτιο και ούτω καθεξής.
③ Τα στοιχεία που έχουν μικρή επίδραση στη θερμοκρασία μετάβασης φάσης είναι ουδέτερα στοιχεία, όπως το ζιρκόνιο και ο κασσίτερος.
Το οξυγόνο, το άζωτο, ο άνθρακας και το υδρογόνο είναι οι κύριες ακαθαρσίες στα κράματα τιτανίου. Το οξυγόνο και το άζωτο έχουν μεγαλύτερη διαλυτότητα στη φάση α, η οποία έχει σημαντική ενισχυτική επίδραση στο κράμα τιτανίου, αλλά μειώνει την πλαστικότητα. Συνήθως ορίζεται ότι η περιεκτικότητα σε οξυγόνο και άζωτο στο τιτάνιο είναι 0,15-0,2% και 0,04-0,05% ή λιγότερο, αντίστοιχα. Η διαλυτότητα του υδρογόνου στη φάση α είναι πολύ μικρή και πάρα πολύ υδρογόνο διαλυμένο στο κράμα τιτανίου θα παράγει υδρίδια, τα οποία θα κάνουν το κράμα εύθραυστο. Γενικά, η περιεκτικότητα σε υδρογόνο στα κράματα τιτανίου ελέγχεται κάτω από 0,015%. Η διάλυση του υδρογόνου στο τιτάνιο είναι αναστρέψιμη και μπορεί να αφαιρεθεί με ανόπτηση υπό κενό.