Titanlegierungen sind Legierungen, die aus Titan und anderen chemischen Komponenten bestehen. Diese Legierungen weisen eine extrem hohe Zugfestigkeit und Härte auf (auch bei hohen Temperaturen). Sie sind leicht, haben eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und können hohen Temperaturen standhalten.

Aufgrund der hohen Kosten sowohl für Rohmaterialien als auch für die Verarbeitung werden sie jedoch nur in militärischen Anwendungen, Flugzeugen, Raumfahrzeugen, Fahrrädern, medizinischen Geräten, Schmuck, hochbelasteten Komponenten wie Pleueln in teuren Sportfahrzeugen sowie in einigen hochklassigen Sportgeräten und Unterhaltungselektronik eingesetzt.

Obwohl "kommersiell reines" Titan akzeptable mechanische Eigenschaften besitzt und für orthopädische und zahnmedizinische Implantate verwendet wurde, wird Titan für die meisten Zwecke oft mit kleinen Mengen an Aluminium und Vanadium, etwa 6 % und 4 % nach Gewicht, legiert.

Die feste Löslichkeit dieser Kombination schwankt erheblich mit der Temperatur, was es ermöglicht, eine Ausscheidungshärtung durchzuführen. Diese Wärmebehandlungsverfahren werden durchgeführt, nachdem die Legierung in ihre endgültige Form gebracht wurde, aber bevor sie verwendet wird, was die Herstellung eines hochfesten Produkts erheblich erleichtert.