'Gen' kinerja batangan titanium telah ditentukan selama fase desain paduannya.
Menurut fase stabil pada suhu kamar, paduan titanium terutama dibagi menjadi tipe alfa, tipe dekat alfa, tipe (alfa+beta), dan tipe beta. Elemen penstabil alfa aluminium (Al) dapat secara signifikan meningkatkan kekuatan dan kekuatan termal paduan; - elemen stabil seperti molibdenum (Mo), vanadium (V), kromium (Cr), dll. dapat meningkatkan kemampuan pengerasan dan meningkatkan kemampuan penguatan perlakuan panas. Paduan TC4 (Ti-6Al-4V) paling klasik mencapai keseimbangan sempurna antara kekuatan tinggi, ketangguhan yang baik, kemampuan proses yang sangat baik, dan ketahanan terhadap korosi melalui efek sinergis aluminium dan vanadium. Penggunaannya mencakup lebih dari separuh bahan titanium. Inti lain dari desain paduan adalah kontrol ketat terhadap elemen interstisial seperti oksigen (O), nitrogen (N), dan hidrogen (H). Oksigen merupakan penambah alami, namun jumlah yang berlebihan dapat dengan cepat merusak ketangguhan dan kinerja kelelahan material; Hidrogen adalah "racun" yang harus dihilangkan semaksimal mungkin untuk mencegah penggetasan hidrogen. Oleh karena itu, paduan batangan titanium adalah ilmu presisi yang melibatkan penyeimbangan dan kontrol yang sangat tepat terhadap rasio elemen paduan utama dan kandungan elemen pengotor di bawah panduan diagram fase multivariat, untuk "menyesuaikan" bahan yang memenuhi kondisi layanan tertentu.
