Hợp kim titan dựa trên titan, với các đặc tính của chúng được điều chỉnh bằng cách bổ sung các nguyên tố hợp kim. Hệ thống thành phần hóa học xác định trực tiếp thành phần pha và đặc tính vĩ mô của vật liệu. Titan là thành phần cơ bản của hợp kim titan, thường chiếm hơn 50% và trong một số hợp kim titan có độ tinh khiết cao, nó có thể vượt quá 90%.
Nhôm là một trong những nguyên tố hợp kim được sử dụng phổ biến nhất trong hợp kim titan, chủ yếu được sử dụng để ổn định pha trong hợp kim titan. Trong điều kiện nhiệt độ-cao, Al có thể làm chậm sự phát triển của hạt trong hợp kim titan, cải thiện độ tinh khiết của các vùng ranh giới hạt và do đó nâng cao tính chất cơ học tổng thể của vật liệu. Trong quá trình xử lý hợp kim titan, Al có thể làm tăng khả năng rèn của vật liệu, điều này có lợi cho việc tạo hình và xử lý vật liệu tiếp theo.
Vanadi là nguyên tố ổn định pha quan trọng trong hợp kim titan. V có thể tăng cường độ bền kéo và độ cứng của hợp kim titan, cải thiện hiệu suất của chúng trong quá trình cắt và gia công nóng. Đồng thời, V có khả năng tinh chế các hạt, tối ưu hóa cấu trúc vi mô của hợp kim, cải thiện khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn của hợp kim titan và nâng cao hiệu suất tổng thể.
Molypden cũng là một -thành phần cấu thành pha trong hợp kim titan, có thể cải thiện đáng kể độ bền kéo, giới hạn chảy và độ cứng của hợp kim titan, ở một mức độ nhất định giúp tăng cường độ dẻo dai của chúng, tăng khả năng chống ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt (chẳng hạn như nhiệt độ cao, axit mạnh và kiềm mạnh) cũng như cải thiện khả năng chống mài mòn của chúng. Đồng thời, lượng Mo thích hợp có thể nâng cao khả năng gia công và khả năng hàn của hợp kim titan.
Ngoài các nguyên tố kim loại chính nêu trên, hợp kim titan còn chứa một số nguyên tố tạp chất như oxy (O), nitơ (N), carbon (C) và hydro (H). Hàm lượng của các nguyên tố này trong hợp kim titan phải được kiểm soát chặt chẽ, vì lượng quá nhiều có thể dẫn đến giảm hiệu suất của hợp kim. Ví dụ, O và N có độ hòa tan cao trong pha, có thể gây biến dạng mạng và tăng cường độ bền của hợp kim, nhưng đồng thời, chúng cũng có thể làm giảm độ dẻo dai của hợp kim.
