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。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。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。

当采用火焰炉加热时，应保持炉内为微氧化性气氛，也可在锭坯表面涂保护层，或在惰性气体中加热。钛合金的热导率低，在加热大截面或高合金化锭坯时，为防止热应力可能引起的锭坯开裂，通常采用低温慢速、高温快速的分段加热法。镍管厂家控制锭坯的加热和终锻温度以及锻造变形量是获得高质量钛板坯的重要保证。耐腐蚀镍管钛合金板坯的锻造一般采用水压机和锻锤。为了保证随后的轧制过程顺利进行和保证板材的表面质量，锻造的板坯和铸锭应进行机械加工，剥去表面裂纹及深度达3～4mm的吸气层。

钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。热处理 钛合金通过调整热处理工艺可以获得不同的相组成和组织。一般认为细小等轴组织具有较好的塑性、热稳定性和疲劳强度；针状组织具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性；等轴和针状混合组织具有较好的综合性能。

工业规模熔炼的钛合金锭一般为3～6t，大型铸锭达15t。通常用真空自耗电极电弧炉熔得的铸锭为圆形。近年也采用其他方法，如等离子熔炼、电子束熔炼、壳式熔炼和电渣熔炼等，熔得钛合金扁锭和方锭。例如日本采用等离子束炉熔炼得重达3t的扁锭，直接供轧制板带之用。锻造是破碎铸态结晶组织、改善材料性能和获得一定尺寸、形状板坯的主要方法。板坯锻造前的加热过程中，钛合金很容易与空气发生强烈反应，形成氧化皮和吸气层，降低材料的塑性和其他性能。因此，常采用感应加热或在气密性好的室状电阻炉中加热。

在进行钛合金焊接时，因氩弧焊枪形成的氩气气体保护层只能保护好焊接熔池不受空气的有害作用，而对已凝固而处于高温状态附近的焊缝及其附近区域则无保护作用，而处于这种状态的钛管焊缝及其附近的区域仍有很强的吸收空气中的氮及氧的能力。随氧化程度逐步加重，钛合金焊缝颜色发生变化及焊缝塑性下降的规律。银白色(无氧化)，金黄色(TiO,轻微氧化)，蓝色(Ti2O3，氧化稍为严重)，灰色(TiO2，氧化严重)。钛管及钛合金管焊接时，当焊缝含氧、氮量较高时，随着温度的上升，钛及其合金吸收氢气、氧气和氮气的能力逐渐上升。钛从250℃开始吸氢，从400℃开始吸氧，从600℃开始吸氮。由于钛合金同O2、N2、H2的亲和力高，接头中含有这些气体时会使接头变脆，降低钛合金焊接接头的冲击性能、塑性和韧性。钛合金焊接时，焊接接头产生热裂纹的可能性很小，这是因为钛及钛合金中S、P、C等杂质含量很少，由S、P形成的低熔点共晶在晶界很少生成，加之有效结晶温度区间窄小，钛及钛合金凝固时收缩量小，焊缝金属不会产生热裂纹。