经典的钛合金分类方法是麦克格维伦于1956年提出的退火状态相组成分类的方法。即：α型、α+β型和β型。当时α型、α+β型钛合金刚开始在普通退火状态下使用，而β型正处于实验室研究阶段。
经过近半个世纪的发展，各种不同特性的钛合金越来越多。各种不同方式的热处理日益获得了实际应用。随着钛合金的研究与应用的迅速发展，麦克格维伦分类方法的局限性越来越明显。
首先，它将成份、组织、性能差异很大的合金划入了同一类。
例如α+β型，既包括了β稳定元素很少的类似α合金的近α钛合金；也包括铝含量高的热强钛合金，以及可热处理强化的β稳定元素含量很高的合金。 其次，这类方法不能完全反映实际生产和应用中遇到的现有钛合金，特别是对热处理强化状态下使用的钛合金的相组成和性能特征。
第三，这类分类方法还缺乏明确的分类界限，不同的学者经常将同一成分的合金划入不同的合金类型，以致造成了许多概念上的混乱。
作为一种合理的钛合金分类方法，应当适用于在研究、生产、使用中遇到的所有钛合金。有明确的分类依据和界限，每类合金应有自己独特的组织与性能特点，以便为合金设计制造选材时提供科学的基础，按照亚稳定状态相组成进行钛合金分类的方法，是一种比较科学的分类方法。
2.1 β稳定系数 钛合金中β相的数量及稳定程度与β稳定元素含量有直接关系。为了衡量钛合金中的β相的稳定程度或β稳定元素的作用,并便于钛合金分类，提出了β稳定系数的概念。
β稳定系数是指钛合金中各β稳定元素浓度与各自的临界浓度比值之和,即：
K β=C1/CK1 +C2/CK2+C3/CK3 +…+Cn/CKn
常用β稳定元素的临界浓度
合金元素 Mo V Nb Ta Mn Fe Cr Co Cu Ni W
Ck% 重量 10 15 36 40 6.4 5 7 7 13 9 22
2.2 工业钛合金的分类
根据Kβ 值的大小及退火后的组织,可大致将工业钛合金分为α、近α、α＋β、及β型四大类。
2.2.1 α钛合金 Kβ接近0的合金为α钛合金，这类合金几乎不含β稳定元素。
此类合金不能热处理强化，主要优点是组织稳定、耐蚀、易焊接。缺点是强度低，压力加工性差。工业纯钛的使用温度可达250～300℃,TA7使用温度可达450℃。
2.2.2 近α钛合金 Kβ<0.23的合金一般属于近α钛合金。
由于β相中原子扩散系数大，原子扩散快，易于发生蠕变。为了例提高蠕变抗力，在（α＋β）钛合金中必须降低β相的含量，因而发展了所谓的近α钛合金，这类钛合金中所含的β稳定元素的含量一般小于2%。 近α钛合金有低铝当量和高铝当量两种。
低铝当量的近α钛合金，铝当量小于2%,α稳定元素含量相对较少，固溶强化效果不明显，组织中约含有2%～4%的β相。故主要优点是压力加工性相对较好，具有与工业纯钛相似的焊接性及良好的热稳定性，使用温度可达400℃，其缺点是强度较低，不能热处理强化。这类钛合金适合制造形状复杂的板材冲压及焊接件。
高铝当量近α钛合金的铝当量约为6%～9%,因其含有较多的、有益于热强性的α稳定元素，故主要优点是具有比其它类型的钛合金高度蠕变抗力，是最有希望用于500℃以上长时间工作的钛合金。这类钛合金的热稳定性和焊接性良好，压力加工性优于α钛合金，疲劳裂纹扩展抗力和断裂韧性也较好，其主要缺点是塑性较低。这类合金一般是在退火状态下使用。
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2.2.3 （α＋β）钛合金
Kβ=0.23～1.0的钛合金一般属于α＋β钛合金，也称两相钛合金。这类钛合金中的铝当量一般控制在8％以下，β稳定元素的添加量为2％～10％，主要是为了获得足够数量的β相，以进一步改善钛合金的压力加工性和热处理强化能力。
大量的密排六方晶格的α相，是良好的高温特性、低温特性和良好的可焊性的保证。而一定量的β相则是合金具有良好的工艺塑性和可热处理性的保证。
低铝当量两相钛合金的铝当量小于6%。这类钛合金一般含有较多的β稳定元素，β相数量及稳定程度较大，退火状态下β相在组织中约占10％～30％，淬火后的β相数量可达到55％，这类钛合金具有中等的强度、塑性、蠕变抗力和热稳定性，使用温度在300～400℃范围。
高铝当量两相钛合金的铝当量大于等于6%。这类钛合金中除含有较多的铝、锡、锆外还含有适量β稳定元素，尤其是钼和钒，有些合金中还添加了微量硅，是目前在400～500范围内使用最广的钛合金。
（α＋β）钛合金中β稳定元素的选择比较复杂，主要选择钒、钼等β同晶元素。慢共析元素Cr、Fe虽稳定β的能力比β同晶型元素强，但在长时加热条件下易产生共析反应，生成脆性化合物，降低合金韧性。故慢共析元素只在某些合金中少量加入。在一些合金中也附加少量快共析元素硅，以提高热强性。
与近α钛合金相比，两相钛合金具有较高的强度和良好的塑性，尤其是高铝当量的两相钛合
金，其高温拉伸强度居所有类型钛合金之首，蠕变抗力及热稳定性也较好，但焊接性不如近α钛合金。
两相钛合金可在退火状态下使用，也可进行热处理强化，但淬透性较低，强化热处理后断裂韧性也降低。
2.2.4 β型钛合金
Kβ>1的钛合金一般为β型钛合金
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Kβ=1～1.5的钛合金为近β型钛合金.有时也称过渡型（α＋β）钛合金,这种合金退火状态为α+β两相,所以有时也称为过度型α+β合金,即可按两相钛合金看待。但在淬火时，β相可由高温保留至室温，或发生ω相变，使组织中全部为淬火状态的亚稳β相或亚稳β＋ω相。因此，又将其归类在β合金中。
Kβ＝1.5～2.5的β钛合金为亚稳β合金，这类合金平衡状态仍为α+β两相，β相含量超过50％，但在一般退火冷速条件下，β相即可保留至室温，使组织中全部为退火状态的亚β相，当然，亚稳β合金中β相的稳定性高于近β合金。
Kβ>2.5的β钛合金为稳定β合金，这类合金在平衡状态下，全部由稳定的β相组成，热处理不能改变其相组织。
以上三种合金虽各有特点，但为简略起见，统称为β钛合金。最常应用的β钛合金是近β和亚稳β钛合金。
β钛合金的铝当量一般较低，为2％～5％，其合金化特点主要是加入了较多的β稳定元素，通过水冷或空冷得到几乎全部的等轴亚稳β相组织（稳定β合金则得到全部稳定β相）。亚稳β相通过时效处理，可分解为弥散分布的α稳定β或其他第二相，使合金强度有大幅度提高。在所有类型的钛合金中，这类合金的室温强度最高。
β钛合金通过水冷或空冷得到单一的体心立方β相组织，容易塑性变形，因而具有较好的冷成型性。这类合金通常采用淬火失效的强化热处理。由于其β稳定元素含量高，淬火过程中β相不容易发生分解，故其淬透性高于马氏体型α＋β两相钛合金。
β钛合金的缺点是含有较多的β共析元素，在长时加热条件易析出脆性化合物，加之β相具有较高的自扩散系数，故热稳定性较低，并且经时效后拉伸塑性、高温强度及蠕变抗力也
www.hnnn较低。因此，这类合金的使用温度低于近α及两相钛合金，长时工作温度一般不超过250℃。另外，合金中所含较高浓度的β稳定元素易产生成分偏析，并使钛合金密度增加。这些缺点限制了β钛合金的大量应用。目前各国都在寻更为合理的合金化系，如提高铝当量，限制铬的加入量，寻多元β稳定元素最优添加量等，以克服β钛合金的这些缺点。
β钛合金目前主要用于250℃以下长时间工作或350℃以下短时间工作的、要求成型性好的飞机结构件或紧固件。
2.2.5 合金元素对钛及钛合金性能的影响
从以上对钛合金的介绍我们可以看出，工业钛合计中的主要合金元素是Al。根据Ti-Al二元系研制了一系列的可焊钛合金，因此，对钛合金来说，TI-AL系的意义可以与铁基合金中的Fe-C系相提并论。
从重要性来看，另外两个合金元素是V和Mo。
Ti-Al-V三元素是大多数高强钛合金的基础，而Ti-Al-Mo是热强钛合金的基础。
Al是强化元素，并提高合金在结晶温度及热强性。但合金中Al当量过高时，会形成脆性相。因此，钛合金中的Al当量一般应小于9，即： Al当量=%Al+1/3%Sn+1/6%Zr+10%(O,C,N)≤9
Al——是典型的α稳定元素，Al的加入主要有下述作用：
⑴、 在自然界中分布广泛，易于制取又便宜。
⑵、 Al的加入降低了钛合金的密度，提高了钛合金的比强度。
⑶、 Al的加入提高钛合金的再结晶温度，提高相变点，扩大α相，例如，纯钛的再结晶温度是600℃，含5%的Al时为800℃。高纯球形硅微粉
⑷、 由于Al增加固溶体中原子间的键合力，故能提高合金的热强性。
⑸、 Al能提高合金的弹性摸量，并能细化合金晶粒。
⑹、 含Al 的钛合金在磷酸、醋酸和其它有机酸中有很低的稳定性，所以，Al的加入对钛的耐蚀性无益。所以，寻求耐蚀钛合金时不含Al是有道理的。
⑺、 Al的加入使合金的塑性下降，加工性能变坏。超过8%的Al含量时会形成Ti3Al为基的α2相，使合金变脆，热稳定性下降。
在组织为（α＋β）钛合金中或单相β钛合金中，常用V作为β稳定元素，这是因为在常用的β稳定元素中，钒最轻，无共析反应，但蠕变抗力只能维持到380-400℃。因此高温热强钛合金中通常没有钒而加钼，钼的强化效果比钒大，但密度大（10.22）。钨也有同样的效果，但钨更重。以铌代钒也可以改变蠕变抗力，但铌稀贵。
Zr和Sn的加入，不降低原子之间的结合力，可提高其热强性。同时能增加合金的焊接性。
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Mo能提高合金的室温和高温强度。尤其是提高了含Cr、Fe等元素的合金的热稳定性。（Cr、Fe等是共析元素，能与钛形成慢共析反应，在高温长时工作的条件下，组织不稳定，蠕变抗力差，加入Mo时，有抑止共析反应速度的作用。
Si可阻碍位错的移动，也提高热强性。
Mn,Fe,Cr等元素强化效果高，稳定β相的效果强，比Mo,W,Nb等轻，故应用较多，但他们与钛形成慢共析反应，在高温长时间工作的条件下组织不稳定，如变抗力差，但同时加入
MO时，可抑制共析反应的发生，例如TC6。
少量的B的加入可细化晶粒，并可增加合金的弹性摸量，例如TA5。
关闭起重装置稀土元素可显著提高合金的高温瞬时强度和蠕变强度。例如含Nd的Ti55和Ti60。
根据合金元素对钛键合力的影响以及同钛相互作用的特点，可以得出：保障具有高热性的钛合金里应该含有：Al,Mo,Zr,Sn,Si。
2.2.5 杂质元素对钛及钛合金机械性能的影响
钛中的杂质可分为两组：
a）间隙式杂质——O、N、C、H；
