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以钛为基础添加其他元素的高纯钛合金。钛有两种同晶晶体：882℃以下的密排六方α钛和882℃以上的体心立方β钛。
合金元素按其对相变温度的影响可分为三类：
①稳定α相和提高相变温度的元素为α稳定元素，如铝、碳、氧、氮等。其中，铝是钛合金的主要合金元素，对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显作用。
②稳定β相并降低相变温度的元素是β稳定元素，可分为同晶型和共析型两种。前者包括钼、铌、钒等；后者包括铬、锰、铜、铁、硅等。
③对相变温度影响不大的元素为中性元素，如锆、锡等。
氧、氮、碳和氢是钛合金中的主要杂质。氧和氮在α相中有较大的溶解度，对钛合金有显着的强化作用，但降低了塑性。通常规定钛中氧和氮的含量分别为0.15-0.2%和0.04-0.05%以下。氢在α相中的溶解度很小，过多的氢溶解在钛合金中会产生氢化物，使合金变脆。一般钛合金中的氢含量控制在0.015%以下。氢在钛中的溶解是可逆的，可以通过真空退火去除。
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