Titanyum külçelerin performans 'genleri' alaşımlama tasarım aşamasında belirlenmiştir.
Titanyum alaşımları oda sıcaklığındaki kararlı fazlarlarına göre temel olarak alfa tipi, alfaya yakın tip, (alfa+beta) tipi ve beta tipi olmak üzere üçe ayrılır. Alfa stabilize edici element alüminyum (Al), alaşımların mukavemetini ve termal mukavemetini önemli ölçüde artırabilir; - molibden (Mo), vanadyum (V), krom (Cr) vb. gibi kararlı elementler sertleşebilirliği artırabilir ve ısıl işlemle güçlendirme yeteneğini geliştirebilir. En klasik TC4 (Ti-6Al-4V) alaşımı, alüminyum ve vanadyumun sinerjik etkisiyle yüksek mukavemet, iyi tokluk, mükemmel işlenebilirlik ve korozyon direnci arasında mükemmel bir denge sağlar. Kullanımı tüm titanyum malzemelerin yarısından fazlasını oluşturur. Alaşım tasarımının bir diğer temeli, oksijen (O), nitrojen (N) ve hidrojen (H) gibi ara elementlerin sıkı kontrolüdür. Oksijen doğal bir güçlendiricidir ancak aşırı miktarları malzemelerin dayanıklılığına ve yorulma performansına hızla zarar verebilir; Hidrojen, hidrojen kırılganlığını önlemek için mümkün olduğu kadar uzaklaştırılması gereken bir "zehirdir". Bu nedenle, titanyum külçelerin alaşımlanması, belirli hizmet koşullarını karşılayan malzemeleri "özelleştirmek" amacıyla, çok değişkenli faz diyagramlarının rehberliğinde ana alaşım elementi oranının ve safsızlık elementi içeriğinin son derece hassas bir şekilde dengelenmesini ve kontrolünü içeren hassas bir bilimdir.
