Elemen paduan dapat dibagi menjadi tiga kategori sesuai dengan pengaruhnya pada suhu transisi fase:
1. Elemen yang menstabilkan fase α dan meningkatkan suhu transisi fase adalah elemen stabilisasi α, seperti aluminium, karbon, oksigen, dan nitrogen. Di antara mereka, aluminium adalah elemen paduan utama paduan titanium, yang memiliki efek yang jelas pada peningkatan suhu normal paduan dan kekuatan suhu tinggi, mengurangi gravitasi spesifik, dan meningkatkan modulus elastis.
2. Elemen yang menstabilkan fase β dan mengurangi suhu transisi fase adalah elemen penstabil β, yang dapat dibagi menjadi dua jenis: isomorfik dan eutektoid. Produk yang menggunakan paduan titanium termasuk molibdenum, niobium, dan vanadium; Yang terakhir termasuk kromium, mangan, tembaga, besi, dan silikon.
3. Elemen yang memiliki sedikit efek pada suhu transisi fase adalah elemen netral, seperti ZR, SN, dll.
Oksigen, nitrogen, karbon dan hidrogen adalah kotoran utama dalam paduan titanium. Oksigen dan nitrogen memiliki kelarutan yang lebih besar dalam fase α, yang memiliki efek penguatan yang signifikan pada paduan titanium, tetapi mengurangi plastisitas. Biasanya ditetapkan bahwa kandungan oksigen dan nitrogen dalam titanium harus di bawah 0,15-0,2% dan 0,04-0,05% masing-masing. Kelarutan hidrogen dalam fase α sangat kecil, dan terlalu banyak hidrogen yang dilarutkan dalam paduan titanium akan menghasilkan hidrida, yang akan membuat paduan rapuh. Secara umum, kandungan hidrogen dalam paduan titanium dikontrol di bawah 0,015%. Pembubaran hidrogen dalam titanium dapat dibalik dan dapat dihilangkan dengan anil vakum.