商業的に純粋な (CP) チタンは次のように定義されます。高純度-重量で 99% 以上のチタンが含まれており、「格子間不純物」（主に酸素、窒素、炭素、水素）は微量しか含まれていません。これらの不純物は意図的に添加されたものではありません。その代わりに、脆化や性能低下を防ぐために、製造中に厳密に管理されます。特性を変えるために他の金属元素 (アルミニウム、バナジウムなど) は意図的に含まれていません。
CP チタンの一般的なグレード (グレード 1、グレード 2、グレード 3、グレード 4 など) は、主に酸素含有量が異なります。酸素レベルが高くなると、強度はわずかに向上しますが、延性は低下しますが、材料の核心は基本的に「純チタン」のままです。
チタン合金というのは、ブレンド素材: ベース金属 (組成の「バランス」) としてチタンを使用しますが、特定の特性を強化するために他の金属元素 (「合金元素」) を意図的に組み込んでいます。これらの合金元素は通常、全組成の 1 ～ 15% を占め、その選択は目標の性能目標に合わせて調整されます。
一般的な合金元素には次のものがあります。
アルミニウム（材料を強化し、アルファ-相を安定させ、高温安定性を向上させます）-。
バナジウム（ベータ-相を安定させ、靭性を高め、さらなる強化のための熱処理を可能にします）。
錫（高温での強度を高める）。
モリブデン (強酸などの攻撃的な環境での耐食性を向上させます)。
最も広く使用されているチタン合金は Ti-6Al-4V (グレード 5) で、約 6% のアルミニウムと約 4% のバナジウムが含まれています。これらの元素により、純チタンの性能をはるかに超えてその性能が変化します。
合金元素の存在により、CP チタンとチタン合金との間に機械的性能に劇的なギャップが生じます。
CPチタン熱処理によって大幅に強化することはできません。純チタンの唯一の一般的な熱処理は「焼きなまし」（約 650 ～ 700 °C に加熱し、その後ゆっくり冷却する）です。これにより、製造（冷間加工など）による内部応力が緩和され、延性が回復します-が、強度は向上しません。 CP チタンの強度を高めるには冷間加工 (圧延、絞りなど) を行う必要があり、これにより材料は硬くなりますが、延性が低下します。
ほとんどのチタン合金熱処理に強く反応するこれにより、メーカーは特定のニーズに合わせて特性を「調整」できるようになります。 Ti-6Al-4V などの合金の最も一般的なプロセスは次のとおりです。溶体化処理および時効処理（STA）:
合金をアルファ-ベータ相領域の温度（たとえば、920〜960℃）まで加熱して、合金元素をチタンマトリックスに溶解します。
急冷（急速冷却）して元素を準安定状態に閉じ込めます。
低温 (例: 480～650°C) で「時効」させると、転位の動きをブロックする小さく均一な粒子が析出します。-靭性をあまり犠牲にすることなく強度が大幅に向上します。
この熱処理性が、チタン合金が高性能用途に使用される主な理由です。-
CPチタンは優れた耐食性表面には高密度の自己修復性二酸化チタン（TiO₂）不動態皮膜があるため、穏やかな環境から中程度の環境に適しています。{0}}淡水、海水、中性/弱酸、生体適合性環境 (医療機器など) で良好に機能します。ただし、強力な還元酸（濃塩酸など）や高温酸化環境（約 300℃以上）には弱く、不動態皮膜が破壊されます。
チタン合金は優れた耐食性を保持しますが、多くの場合、特定の攻撃的な環境に合わせて調整された合金化により:
パラジウムを含む合金（例: Ti-Pd、グレード 7）は、高温の濃縮塩化物溶液（例: 海水 - ベースの化学物質）中での隙間腐食に対する耐性が強化されています。
モリブデンを含む合金 (Ti-15Mo、グレード 13 など) は、硫酸などの強い還元酸に対して優れています。
Ti-6Al-4V (グレード 5) は優れた一般腐食耐性を備えていますが、高温塩化物中での隙間腐食に対する耐性は CP チタンよりわずかに劣ります。ほとんどの高負荷用途では、その強度の利点がこのトレードオフを上回ります。
CPチタンは成形性が高い特にグレード 1 などの低グレードの変種です。強度が低く延性が高いため、最小限の力で複雑な形状（例: 薄い箔、狭い半径の曲げ、小さな直径のチューブなど）に冷間加工できます。{{2}機械加工性は中程度です。その柔らかさにより工具の摩耗が軽減されますが、チタンは熱伝導率が低いため、過熱を防ぐために依然として冷却剤が必要です。
チタン合金は、成形性が悪い特に熱処理された（高強度）状態の CP チタンと比較します。-冷間成形には極度の力が必要であり、割れを避けるためにしばしば予熱（約 300 ～ 500 °C まで）が必要です。-複雑な形状は通常、曲げや圧延ではなく、鍛造または鋳造によって作られます。機械加工は困難です。硬度が高く熱伝導率が低いため、工具の摩耗が早くなり、特殊な超硬工具、遅い切削速度、多量のクーラントが必要になります。-そのため、CP チタンよりも加工コストが 2 ～ 3 倍高くなります。
料金：高価な合金元素を必要とせず、製造が簡単なため、（最も手頃な価格のチタン材料の中で）低い。
アプリケーション: 次のような、成形性や純度が重要となる低から中程度の強度ニーズに最適です。--
化学処理: -薄肉チューブ、非攻撃性液体用のタンク。-
医療機器: 柔軟なコンポーネント (カテーテル シャフト、外科用ステープルなど)。
消費財: 装飾部品 (例: ジュエリー、時計バンド)、軽量ファスナー。
料金: 合金元素、複雑な製錬、および難しい機械加工/熱処理により、高価 (CP チタンより 2 ～ 3 倍高価)。
アプリケーション: 次のような、強度と強度対重量比が重要となる高-高負荷-シナリオ用に予約されています。
航空宇宙: 航空機のフレーム、エンジンブレード、着陸装置。
医療: 耐荷重インプラント（股関節/膝関節置換術、脊椎ロッドなど）-。
自動車: 高性能部品（レーシング エンジン バルブ、排気コンポーネントなど）-。
産業用: 大型圧力容器、発電用タービン部品。-
