Titaanisulam põhineb titaanil ja muudel elementidel. On kahte tüüpi homogeenseid titaanikristalle: α titaan tihedalt pakitud kuusnurkse struktuuriga alla 882 ℃ ja β titaan, mille keha keskne kuupkonstruktsioon on üle 882 ℃.
Legeerelemendid võib jagada kolme tüüpi vastavalt nende mõjule transformatsioonitemperatuurile
① Elemendid, mis stabiliseerivad a-faasi ja suurendavad faasi siirdetemperatuuri, on a-stabiilsed elemendid, sealhulgas alumiinium, süsinik, hapnik ja lämmastik. Alumiinium on titaanisulami peamine sulami element, millel on ilmne mõju tugevuse parandamisele toatemperatuuril ja kõrgel temperatuuril, erikaalu vähendamisel ja elastsusmooduli suurendamisel.
② Elemendid, mis stabiliseerivad β-faasi ja vähendavad faasi siirdetemperatuuri, on β-stabiilsed elemendid, mida saab jagada isomorfseteks ja eutektoidseteks vormideks. Esimesse kuuluvad molübdeen, nioobium ja vanaadium; viimane hõlmab kroomi, mangaani, vaske, rauda ja räni.
③ Elemendid, millel on faasisiirde temperatuuril vähe mõju, on neutraalsed elemendid, näiteks tsirkoonium ja tina.
Hapnik, lämmastik, süsinik ja vesinik on titaanisulami peamised lisandid. Hapnikul ja lämmastikul on suurem lahustuvus α-faasis, mis võib oluliselt tugevdada titaani sulamist, kuid vähendada plastilisust. Üldiselt on titaani hapniku ja lämmastiku sisaldus vastavalt alla 0,15-0,2% ja 0,04-0,05%. Vesiniku lahustuvus a-faasis on väga väike, liiga palju vesinikku, mis on lahustatud titaanisulamis, annab hüdriidi ja muudab sulami rabedaks. Üldiselt kontrollitakse vesinikusisaldust titaanisulamis alla 0,015%. Vesiniku lahustumine titaanis on pöörduv ja selle saab eemaldada vaakumis lõõmutamise teel.
