鈦合金的性能主要取決于化學(xué)成分和顯微組織，而化學(xué)成分是決定α相和β相性能以及體積分?jǐn)?shù)的主要因素。由表1可看到，鈦合金中含有多種合金元素。加入適量合金元素可提高鈦的性能，得到不同類型的鈦合金，以滿足不同工作條件材料的需求。鈦的合金化，主要取決于加入的合金元素是穩(wěn)定α相還是穩(wěn)定β相，而這又決定于鍵合電子數(shù)。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的耐熱鈦合金中最常用的合金元素主要有Al、Sn、Zr、Mo、V、Nb、Si，雜質(zhì)以O(shè)、N、C、H對(duì)鈦合金的性能影響較大，而也有一些新型鈦合金將O作為必需的合金元素。幾乎所有的鈦合金中都含有Al，特別是耐熱鈦合金中的Al含量必須要保持在一定水平。這是由于α相的擴(kuò)散系數(shù)比β相低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上[15]，所以合金的抗蠕變性和抗氧化性隨著Al含量的增加而提高，同時(shí)其塑性和變形能力下降。因此，合金元素的鋁當(dāng)量不得超過(guò)9%(wt)，即，鋁當(dāng)量＝Al%＋1/3Sn%＋1/6Zr%＋10(O%＋C%＋2N%)＜9%(均為wt)。否則，將析出導(dǎo)致合金脆化的金屬間化合物Ti3Al。

Mo、V、Nb是β穩(wěn)定元素，對(duì)β相具有中等的固溶強(qiáng)化作用。V由于在常用的β穩(wěn)定元素中密度最小、無(wú)共析反應(yīng)、在高溫長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)組織穩(wěn)定而被廣泛地使用。Mo、Nb與V相比可以更好地提高合金的抗蠕變能力，而且Nb還能提高鈦合金的抗氧化性能。

Si原子趨向于在位錯(cuò)附近偏聚，彌散分布的Si化物顆粒可以有效阻止位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高合金的抗蠕變性能，這一位錯(cuò)滑移受阻機(jī)制的認(rèn)識(shí)使一系列新型耐熱鈦合金的設(shè)計(jì)獲得成功，這些合金中通常都含有0.1%Si～0.5%Si。

Sn和Zr可以強(qiáng)化α相，對(duì)塑性的不利影響較Al小，使合金具有良好的壓力加工性能，同時(shí)提高熱強(qiáng)性。此外，Zr還能使細(xì)小的硅化物析出相均勻分布，從而使鈦合金的高溫性能進(jìn)一步得到改善。O、N、C能夠提高鈦的強(qiáng)度而降低其塑性，其中N的影響最大、O次之、C最小。H的影響主要表現(xiàn)在“氫脆”上，當(dāng)鈦中的H含量達(dá)到一定后，會(huì)析出脆性氫化物，從而急劇降低斷裂強(qiáng)度、沖擊韌性等。因此在絕大多數(shù)情況下，O、N、C、H四種元素都是有害的，必須要嚴(yán)格控制它們的含量。