Titanijumske legure su legure na bazi titana koji je dodat drugim elementima. Titanijum ima dva izomorfna kristala: zbijeni heksagonalni α titanijum ispod 882°C, i kubni β titan sa centralnim telom iznad 882°C.
Legure se mogu podijeliti u tri kategorije prema njihovom utjecaju na temperaturu faznog prijelaza:
①Elementi koji stabiliziraju α fazu i povećavaju temperaturu faznog prijelaza su α stabilizirajući elementi, kao što su aluminij, ugljik, kisik i dušik. Među njima, aluminijum je glavni element legure titanijumske legure, koji ima očigledne efekte na poboljšanje normalne temperature legure' i čvrstoće na visokim temperaturama, smanjenje specifične težine i povećanje modula elastičnosti.
②Element koji stabilizuje β fazu i smanjuje temperaturu faznog prijelaza je β-stabilizujući element, koji se može podijeliti na dva tipa: izomorfni i eutektoidni. Prvi uključuje molibden, niobijum, vanadijum, itd.; potonji uključuje hrom, mangan, bakar, gvožđe, silicijum i tako dalje.
③ Elementi koji imaju mali uticaj na temperaturu faznog prelaza su neutralni elementi, kao što su cirkonijum i kalaj.
Kiseonik, azot, ugljenik i vodonik su glavne nečistoće u legurama titana. Kiseonik i azot imaju veću rastvorljivost u α fazi, što ima značajan efekat jačanja na leguru titana, ali smanjuje plastičnost. Obično je propisano da sadržaj kiseonika i azota u titanijumu iznosi 0,15-0,2% odnosno 0,04-0,05% ili manje. Rastvorljivost vodonika u α fazi je vrlo mala, a previše vodonika otopljenog u leguri titana će proizvesti hidride, što će leguru učiniti krhkom. Generalno, sadržaj vodonika u legurama titanijuma je kontrolisan ispod 0,015%. Otapanje vodonika u titanu je reverzibilno i može se ukloniti vakuumskim žarenjem.