У величезному світі металевих матеріалів титанові сплави виділяються своїми унікальними властивостями та широким спектром застосування. Як активний металевий елемент, титан може взаємодіяти з багатьма елементами періодичної системи, і І. І. Корнілов ділить елементи періодичної системи на чотири групи відповідно до особливостей взаємодії між кожним елементом і титаном, і саме поєднання цих різних груп елементів і титану надає титановим сплавам унікальні характеристики.
Перша група елементів - це елементи, які утворюють суцільний твердий розчин з титаном або титаном, їх 10, всі вони є близькими сусідами титану в періодичній системі, і різниця між атомним радіусом і атомним радіусом титану в основному не перевищує 8%. Серед них елементи когорти цирконій і гафній титану можуть утворювати безперервні тверді розчини з титаном, тоді як решта вісім елементів (скандій, ванадій, ніобій, тантал, хром, молібден, вольфрам і уран) утворюють лише безперервні тверді розчини з титаном.
Друга група елементів — це ряд елементів, які утворюють скінченні тверді розчини, сполуки деяких металів і сполуки ковалентного зв’язку з титаном (більше 40 без урахування рідкоземельних металів). Ця група елементів розташована далі від титану в періодичній таблиці, ніж перша група, і її хімічні властивості значно відрізняються від титану, але деякі елементи мають атомні радіуси, подібні до титану, що дозволяє їм утворювати кінцеві тверді розчини з титаном. Серед них марганець, залізо, кобальт, нікель, мідь, бор, алюміній, галій, вуглець, кремній, олово, азот, вісмут, кисень, водень та інші елементи особливо важливі для вивчення титанових сплавів.
Третя група елементів - це елементи, які не утворюють твердих розчинів з титаном, але утворюють різні типи ковалентних та іонних сполук, їх всього 9 і розташовані в правій частині таблиці Менделєєва. Серед них іонні сполуки, утворені галогенами та титаном, такі як TiCl₄ і TiI₄, мають унікальні хімічні властивості.
Четверта група елементів — це ті, які не взаємодіють з титаном, включаючи лужні та лужноземельні метали (крім берилію), які розташовані в крайній лівій частині періодичної таблиці, а також інертні гази, загалом 17 елементів. Ці елементи не вступають у хімічну реакцію з титаном, але в певних сценаріях застосування вони можуть забезпечити стабільну роботу титанових сплавів. Наприклад, під час виплавки та обробки титанових сплавів інертні гази (такі як аргон) можна використовувати як захисні гази, щоб запобігти реакції титанових сплавів з киснем, азотом тощо в повітрі, забезпечуючи таким чином чистоту та ефективність титанових сплавів.
