除工業純鈦外，各類鈦合金中幾乎都添加鋁，鋁主要起固溶強化作用，每添加1％Al，室溫抗拉強度增加50MPa。
鋁在鈦中的極限溶解度為7.5％；超過極限溶解度后，組織中出現有序相Ti3Al(α2)，對合金的塑性、韌性及應力腐蝕不利，故一般加鋁量不超過7％。
鋁改善抗氧化性，鋁比鈦還輕，能減小合金密度，并顯著提高再結晶溫度，如添加5％Al可使再結晶溫度從純鈦600℃提高到800℃。鋁提高鈦固溶體中原子間結合力，從而改善熱強性。在可熱處理β合金中，加入約3％的鋁，可防止由亞穩定β相分解產生的ω相而引起的脆性。鋁還提高氫在α-Ti中的溶解度，減少由氫化物引起氫脆的敏感性。 錫和鋯：
屬中性元素，在α-Ti和β-Ti中均有較大溶解度，常與其他元素同時加入，起補充強化作用。
為保證耐熱合金獲得單相α組織，除鋁以外，還加入鋯和錫進一步提高耐熱性；同時對塑性不利影響比鋁小，使合金具有良好的壓力加工性和焊接性能。
錫能減少對氫脆的敏感性。鈦錫系合金中，錫超過一定濃度后形成有序相Ti3Sn，降低塑性和熱穩定性。
為了防止有序相Ti3X(α2相)的出現，考慮到鋁和其它元素對α2相析出的影響，Rosenberg提出鋁當量公式。
只要鋁當量＜8～9％，就不出現α2相
鉬、釩：
β穩定元素中應用最多，固溶強化β相，并顯著降低相變點、增加淬透性，從而增強熱處理強化效果。含釩或鉬的鈦合金不發生共析反應，在高溫下組織穩定性好；但單獨加釩，合金耐熱性不高，其蠕變抗力只能維持到400℃；鉬提高蠕變抗力的效果比釩高，但密度大；鉬還改善合金的耐蝕性，尤其是提高合金在氯化物溶液中抗縫隙腐蝕能力。 錳、鉻：
強化效果大，穩定β相能力強，密度比鉬、鎢等小，故應用較多，是高強亞穩定β型鈦合金的主要加入元素。但它們與鈦形成慢共析反應，在高溫長期工作時，組織不穩定，蠕變抗力低；當同時添加β同晶型元素，特別是鉬 時，有抑制共析反應的作用。 硅：
共析轉變溫度較高(860℃)，加硅可改善合金的耐熱性能，因此在耐熱合金中常添加適量硅，加入硅量以不超過α相最大固溶度為宜，一般為0.25％左右。由于硅與鈦的原子尺寸差別較大，在固溶體中容易在位錯處偏聚，阻止位錯運動，從而提高耐熱性。 稀土：
提高合金耐熱性和熱穩定性。稀土的內氧化作用，形成了細小穩定的RExOv顆粒，產生彌散強化。由于內氧化降低了基體中的氧濃度，并促使合金中的錫轉移到稀土氧化物中，這有利于抑止脆性α2相析出。此外，稀土還有強烈抑制β晶粒長大和細化晶粒的作用，因而改善合金的綜合性能。
小結：合金元素的作用：
⑵穩定α相或β相：合金元素提高或降低相變點。 ⑶增強熱處理強化效果：β穩定元素增加合金淬透性。
⑷消除有害作用：鋁、錫防止ω相，稀土抑制α2相析出，β同晶元素阻制β相共析分解。 ⑸改善合金的耐熱性：加入鋁、硅、鋯，稀士等。
⑹提高合金的耐蝕性和擴大鈍化范圍：加鈀、釕、鉑，鉬等。