由於鈦合金的比強度高、質地輕、工作溫度範圍大以及優異的抗腐蝕性能等，使其在航空航天領域應用十分廣泛。目前在航空航天領域應用的鈦合金大約佔鈦總產量的 70%左右。高純度的鈦具有良好的塑性, 但當雜質含量超過一定量時就會形成脆性的化合物，使鈦合金的塑性急劇下降。鈦合金的微觀結構是決定其拉伸強度，疲勞強度和斷裂韌性等力學性能的重要因素。其組織主要由α和β相組成，其組織形態可以分為魏氏、網籃、雙態及等軸組織等。
鈦合金金相組織(1)拉伸性能
一般在原始β晶界上分布著粗大的α相，而這種粗大的原始β晶粒一般存在於魏氏組織中，並且分布著位向大致平行的魏氏α條。一般魏氏組織的室溫塑性最差，因為其組織的晶粒十分粗大。雙態組織一般由比較細小的初生α相和β轉變組織構成，如果通過「固溶+時效」處理獲得的雙態組織，則其室溫抗拉強度比其它三種組織強一些。
(2)斷裂韌度及裂紋擴展速率
一般來說，魏氏組織的斷裂韌度大於等軸α組織和雙態組織的斷裂韌度。其中合金斷裂韌度受初生α相的數量及大小的影響很大，其斷裂韌度隨著初生α相減少而增高。
(3)疲勞性能
以上四種不同類型組織中，等軸組織的疲勞極限最大，魏氏組織的疲勞極限最差。其次，不論是低周疲勞或高周疲勞，對同一合金，雙態組織的疲勞性能最優異，而魏氏組織的疲勞性能相對較差。
(4)熱穩定性及抗蠕變性能
所謂的耐熱鈦合金就是指合金具有良好的熱穩定性。但是由於β相的耐熱性不好，因而在熱強鈦合金中一般只含少量β相的α合金和α+β合金。抗蠕變性能主要受組織形態的影響。在這四種組織形態中，由於等軸組織的晶粒細小、界面多，所以其蠕變性能較差；雖然魏氏組織具有較高的蠕變抗力，但其組織的晶粒十分粗大並存在粗大的晶界α相，容易受到氧的汙染，且其本身也存在一些弱點，因而在高溫下應用的鈦合金，一般採用綜合性能比較好的含初生α相較少的雙態組織和網籃組織。