La lega di titanio è una lega a base di titanio e addizionata di altri elementi. Il titanio ha due cristalli isomorfi: Sotto i 882°C, è α-titanio con struttura esagonale a pacco chiuso, e sopra i 882°C, è β-titanio con struttura cubica centrata sul corpo.

Gli elementi leganti possono essere suddivisi in tre categorie in base alla loro influenza sulla temperatura di trasformazione di fase:

1. Gli elementi che stabilizzano la fase α e aumentano la temperatura di transizione di fase sono elementi stabilizzanti α, tra cui alluminio, carbonio, ossigeno e azoto. Tra questi, l'alluminio è il principale elemento legante della lega di titanio. Ha evidenti effetti sul miglioramento della resistenza normale ed elevata alla temperatura della lega, riducendo la densità relativa ed aumentando il modulo elastico.

2.elementi che stabilizzano la fase β e riducono la temperatura di transizione di fase sono elementi stabilizzanti β, che possono essere divisi in due tipi: Isomorfo ed eutettoide. Prodotti che utilizzano lega di titanio

Il primo comprende molibdeno, niobio, vanadio, ecc.; quest'ultimo comprende cromo, manganese, rame, ferro, silicio, ecc.

3.gli elementi che hanno un effetto minimo sulla temperatura di transizione di fase sono elementi neutri, tra cui zirconio, stagno, ecc.

Ossigeno, azoto, carbonio e idrogeno sono le principali impurità delle leghe di titanio. Ossigeno e azoto hanno una grande solubilità nella fase α e hanno un significativo effetto di rinforzo sulle leghe di titanio, ma riducono la plasticità. È di solito stabilito che il contenuto di ossigeno e azoto nel titanio è inferiore al 0.15~0.2% e 0.04~0.05% rispettivamente. La solubilità dell'idrogeno nella fase α è molto piccola. L'idrogeno eccessivo disciolto nelle leghe di titanio produce idruri, rendendo la lega fragile. Solitamente il contenuto di idrogeno nelle leghe di titanio è controllato al di sotto del 0.015%. La dissoluzione dell'idrogeno in titanio è reversibile e può essere rimossa mediante ricottura sotto vuoto.