合金元素钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。定制钛及钛合金合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类:①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。氧、氮、碳和氢是钛合金的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度,对钛合金有显著强化效果,但却使塑性下降。通常规定钛中氧和氮的含量分别在 0.15～0.2%和0.04～0.05%以下。钛及钛合金哪家好氢在α相中溶解度很小,钛合金中溶解过多的氢会产生氢化物，使合金变脆。通常钛合金中氢含量控制在 0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。

钛合金根据相的组成可分为三类:α合金,(α+β)合金和β合金,中国分别以TA、TC、TB表示。α合金含一定量的稳定α相的元素，平衡状态下主要由α相组成。α合金比重小，热强性好、具有良好的焊接性和优异的耐蚀性,缺点是室温强度低,通常用作耐热材料和耐蚀材料。α合金通常又可分为全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu)。(α+β)合金含一定量的稳定α相和β相的元素，平衡状态下合金的组织为α相和β相。(α+β)合金有中等强度、并可热处理强化，但焊接性能较差。(α+ β)合金应用广泛,其中Ti-6Al-4V合金的产量在全部钛材中占一半以上。

将氧化钛矿石与氯结合以制备氯化钛。这一步是大多数其他金属可以跳过的，因为它们在加工之前不必将氧化物转化为氯化物。这是一个需要更多时间和金钱的额外步骤。接下来，使用镁或钠作为还原剂还原氯化钛以形成钛。该过程的这一部分必须在钢制反应器内进行，该反应器被焊接封闭并加热至120℃。必须这样做是因为钛具有很强的反应性，混合物中的任何氧气都会导致非常脆的金属。（通常在氩气而不是氧气的受控环境中进行处理。）不幸的是，这意味着钛只能分批加工，不像铁和其他金属在高炉中连续流动。对于钛，必须将材料加入并密封到反应器中几天，然后才能打开并除去钛。总的来说，提取和加工可能需要长达17天。大的反应堆每天可以生产大约一吨的钛，这也不错，但是用于铁的大型高炉每天可以生产多达10,000吨。

常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性，以获得较好的综合性能。通常α合金和(α+β)合金退火温度选在(α+β)—→β相转变点以下120～200℃；固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解，得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点，达到使合金强化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相转变点以下40～100℃进行，亚稳定β 合金淬火在(α+β)—→β相转变点以上40～80℃进行。时效处理温度一般为450～550℃。此外,为了满足工件的特殊要求，工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。