Titaaniseokset ovat seoksia, jotka perustuvat titaaniin, johon on lisätty muita alkuaineita. Titaanissa on kaksi isomorfista kidettä: tiiviisti pakattu kuusikulmainen α-titaani alle 882 °C:n lämpötilassa ja kehokeskeinen kuutioinen β-titaani, jonka lämpötila on yli 882 °C.
Seosaineet voidaan jakaa kolmeen luokkaan niiden vaikutuksen mukaan faasimuutoslämpötilaan:
①Alkuaineet, jotka stabiloivat α-faasia ja lisäävät faasimuutoslämpötilaa, ovat α-stabiloivia alkuaineita, kuten alumiini, hiili, happi ja typpi. Niiden joukossa alumiini on titaaniseoksen pääseoselementti, jolla on ilmeisiä vaikutuksia seoksen':n normaalin lämpötilan ja korkeiden lämpötilojen lujuuden parantamiseen, ominaispainon pienentämiseen ja kimmomoduulin lisäämiseen.
②Alkuaine, joka stabiloi β-faasia ja alentaa faasimuutoslämpötilaa, on β-stabiloiva elementti, joka voidaan jakaa kahteen tyyppiin: isomorfiseen ja eutektoidiseen. Edellinen sisältää molybdeenin, niobiumin, vanadiinin jne.; jälkimmäinen sisältää kromin, mangaanin, kuparin, raudan, piin ja niin edelleen.
③ Alkuaineet, joilla on vähän vaikutusta faasimuutoslämpötilaan, ovat neutraaleja alkuaineita, kuten zirkonium ja tina.
Happi, typpi, hiili ja vety ovat titaaniseosten tärkeimmät epäpuhtaudet. Happi ja typpi liukenevat paremmin α-faasiin, mikä vahvistaa merkittävästi titaaniseosta, mutta se vähentää plastisuutta. Yleensä määrätään, että titaanin happi- ja typpipitoisuus on 0,15-0,2 % ja 0,04-0,05 % tai vähemmän. Vedyn liukoisuus α-faasissa on hyvin pieni, ja liian paljon vetyä liuenneena titaaniseokseen tuottaa hydridejä, jotka tekevät seoksesta hauraan. Yleensä titaaniseosten vetypitoisuus säädetään alle 0,015 %:n. Vedyn liukeneminen titaaniin on palautuvaa ja se voidaan poistaa tyhjiöhehkutuksella.