Zliatina titánu je založená na titánu a ďalších prvkoch. Existujú dva druhy homogénnych kryštálov titánu: titán α s tesne zabalenou šesťhrannou štruktúrou pod 882 °C a titán s karosériou so stredovou kubickou štruktúrou nad 882 °C.
Zliatinové prvky možno rozdeliť do troch typov podľa ich účinkov na teplotu transformácie
(1) Prvky, ktoré stabilizujú α fázu a zvyšujú teplotu prechodu fázy, sú α stabilné prvky vrátane hliníka, uhlíka, kyslíka a dusíka. Hliník je hlavným prvkom zliatiny v zliatine titánu, ktorý má zrejmý vplyv na zlepšenie pevnosti pri izbovej teplote a vysokej teplote, zníženie špecifickej gravitácie a zvýšenie elastického modulu.
(2) Prvky, ktoré stabilizujú β fázu a znižujú teplotu prechodu fázy, sú β stabilné prvky, ktoré možno rozdeliť na izomorfné a eutektoidné formy. Prvý z nich zahŕňa molybdén, niób a vanád; druhý zahŕňa chróm, mangán, meď, železo a kremík.
(3) Prvky, ktoré majú malý vplyv na teplotu fázového prechodu, sú neutrálne prvky, ako je zirkónium a cín.
Kyslík, dusík, uhlík a vodík sú hlavné nečistoty v zliatine titánu. Kyslík a dusík majú vyššiu rozpustnosť vo fáze α, čo môže výrazne posilniť zliatinu titánu, ale znížiť plasticitu. Všeobecne platí, že obsah kyslíka a dusíka v titánu je nižšia ako 0,15-0,2% a 0,04-0,05% príslušne. Rozpustnosť vodíka vo fáze α je veľmi malá, príliš veľa vodíka rozpusteného v zliatine titánu bude produkovať hydrid a zliatiny krehké. Všeobecne platí, že obsah vodíka v zliatine titánu je kontrolovaný pod 0,015%. Rozpustenie vodíka v titáne je reverzibilné a môže byť odstránené vákuovým žíhaním.
