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以鈦為基礎添加其他元素的高純鈦合金。鈦有兩種同晶晶體：882℃以下的密排六方α鈦和882℃以上的體心立方β鈦。
合金元素按其對相變溫度的影響可分為三類：
①穩定α相和提高相變溫度的元素為α穩定元素，如鋁、碳、氧、氮等。其中，鋁是鈦合金的主要合金元素，對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯作用。
②穩定β相并降低相變溫度的元素是β穩定元素，可分為同晶型和共析型兩種。前者包括鉬、鈮、釩等；后者包括鉻、錳、銅、鐵、硅等。
③對相變溫度影響不大的元素為中性元素，如鋯、錫等。
氧、氮、碳和氫是鈦合金中的主要雜質。氧和氮在α相中有較大的溶解度，對鈦合金有顯著的強化作用，但降低了塑性。通常規定鈦中氧和氮的含量分別為0.15-0.2%和0.04-0.05%以下。氫在α相中的溶解度很小，過多的氫溶解在鈦合金中會產生氫化物，使合金變脆。一般鈦合金中的氫含量控制在0.015%以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以通過真空退火去除。
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