Aloi titanium adalah aloi berasaskan titanium yang ditambah dengan unsur lain. Titanium mempunyai dua kristal isomorfik: titanium α heksagon padat rapat di bawah 882°C, dan titanium padu padu berpusat badan melebihi 882°C.
Unsur aloi boleh dibahagikan kepada tiga kategori mengikut pengaruhnya pada suhu peralihan fasa:
①Unsur yang menstabilkan fasa α dan meningkatkan suhu peralihan fasa ialah unsur penstabil α, seperti aluminium, karbon, oksigen dan nitrogen. Antaranya, aluminium ialah unsur aloi utama aloi titanium, yang mempunyai kesan yang jelas terhadap peningkatan suhu normal aloi' dan kekuatan suhu tinggi, mengurangkan graviti tentu, dan meningkatkan modulus keanjalan.
②Unsur yang menstabilkan fasa β dan mengurangkan suhu peralihan fasa ialah unsur penstabil β, yang boleh dibahagikan kepada dua jenis: isomorfik dan eutektoid. Yang pertama termasuk molibdenum, niobium, vanadium, dll.; yang terakhir termasuk kromium, mangan, tembaga, besi, silikon dan sebagainya.
③ Unsur-unsur yang mempunyai sedikit kesan pada suhu peralihan fasa ialah unsur neutral, seperti zirkonium dan timah.
Oksigen, nitrogen, karbon dan hidrogen adalah kekotoran utama dalam aloi titanium. Oksigen dan nitrogen mempunyai keterlarutan yang lebih besar dalam fasa α, yang mempunyai kesan pengukuhan yang ketara pada aloi titanium, tetapi ia mengurangkan keplastikan. Biasanya ditetapkan bahawa kandungan oksigen dan nitrogen dalam titanium ialah 0.15-0.2% dan 0.04-0.05% atau kurang, masing-masing. Keterlarutan hidrogen dalam fasa α adalah sangat kecil, dan terlalu banyak hidrogen yang terlarut dalam aloi titanium akan menghasilkan hidrida, yang akan menjadikan aloi rapuh. Secara amnya, kandungan hidrogen dalam aloi titanium dikawal di bawah 0.015%. Pembubaran hidrogen dalam titanium boleh diterbalikkan dan boleh dikeluarkan dengan penyepuhlindapan vakum.