Titaniumlegeringen zijn gebaseerd op titanium, waarvan de eigenschappen worden geregeld door de toevoeging van legeringselementen. Het chemische samenstellingssysteem bepaalt rechtstreeks de fasesamenstelling en macroscopische eigenschappen van het materiaal. Titanium is het fundamentele element van titaniumlegeringen en is doorgaans verantwoordelijk voor meer dan 50%, en in sommige titaniumlegeringen met een hoge-zuiverheid kan dit meer dan 90% bedragen.
Aluminium is een van de meest gebruikte legeringselementen in titaniumlegeringen en wordt voornamelijk gebruikt om de fase in titaniumlegeringen te stabiliseren. Onder hoge- omstandigheden kan Al de korrelgroei in titaniumlegeringen vertragen, de zuiverheid van de korrelgrensgebieden verbeteren en daardoor de algehele mechanische eigenschappen van het materiaal verbeteren. Tijdens de verwerking van titaniumlegeringen kan Al de smeedbaarheid van het materiaal vergroten, wat gunstig is voor de vormgeving en daaropvolgende behandeling van het materiaal.
Vanadium is een belangrijk fasestabiliserend element in titaniumlegeringen. V kan de treksterkte en hardheid van titaniumlegeringen verbeteren, waardoor hun prestaties tijdens snij- en warme werkprocessen worden verbeterd. Tegelijkertijd heeft V het vermogen om korrels te verfijnen, de microstructuur van de legering te optimaliseren, de hittebestendigheid en corrosieweerstand van titaniumlegeringen te verbeteren en de algehele prestaties te verbeteren.
Molybdeen is ook een -fasebestanddeel in titaniumlegeringen, dat de treksterkte, de vloeigrens en de hardheid van titaniumlegeringen aanzienlijk kan verbeteren, tot op zekere hoogte hun taaiheid kan vergroten, hun corrosieweerstand in ruwe omgevingen (zoals hoge temperaturen, sterke zuren en sterke basen) kan vergroten en hun slijtvastheid kan verbeteren. Tegelijkertijd kan een geschikte hoeveelheid Mo de bewerkbaarheid en lasbaarheid van titaniumlegeringen verbeteren.
Naast de bovengenoemde belangrijke metaalelementen bevatten titaniumlegeringen ook enkele onzuiverheidselementen, zoals zuurstof (O), stikstof (N), koolstof (C) en waterstof (H). Het gehalte aan deze elementen in titaniumlegeringen moet strikt worden gecontroleerd, omdat overmatige hoeveelheden kunnen leiden tot een afname van de prestaties van de legering. O en N hebben bijvoorbeeld een hoge oplosbaarheid in de fase, wat roostervervorming kan veroorzaken en de sterkte van de legering kan vergroten, maar tegelijkertijd ook de taaiheid van de legering kan verminderen.
