В огромном мире металлических материалов титановые сплавы выделяются своими уникальными свойствами и широким спектром применения. Как активный металлический элемент, титан может взаимодействовать со многими элементами таблицы Менделеева, и И. И. Корнилов делит элементы таблицы Менделеева на четыре группы по особенностям взаимодействия каждого элемента с титаном, и именно сочетание этих разных групп элементов с титаном придает титановым сплавам уникальные характеристики.
Первая группа элементов — это элементы, образующие с титаном или титаном непрерывный твердый раствор, их 10, все они являются близкими соседями титана в таблице Менделеева, а разница между атомным радиусом и атомным радиусом титана в большинстве случаев составляет не более 8%. Среди них элементы когорты цирконий и гафний титана могут образовывать с титаном и непрерывные твердые растворы, тогда как остальные восемь элементов (скандий, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам и уран) образуют с титаном только непрерывные твердые растворы.
Вторая группа элементов — это число элементов, образующих конечные твердые растворы, соединения некоторых металлов и соединения ковалентной связи с титаном (более 40 без учета редкоземельных металлов). Эта группа элементов расположена дальше от титана в таблице Менделеева, чем первая группа, и ее химические свойства сильно отличаются от титана, но некоторые элементы имеют атомные радиусы, подобные титану, что позволяет им образовывать с титаном конечные твердые растворы. Среди них особое значение для изучения титановых сплавов имеют марганец, железо, кобальт, никель, медь, бор, алюминий, галлий, углерод, кремний, олово, азот, висмут, кислород, водород и другие элементы.
Третья группа элементов — это элементы, которые не образуют с титаном твердых растворов, но образуют различные типы ковалентных и ионных соединений, всего их 9 и расположены в крайнем правом углу таблицы Менделеева. Среди них ионные соединения, образованные галогенами и титаном, такие как TiCl₄ и TiI₄, обладают уникальными химическими свойствами.
Четвертая группа элементов — это те, которые не взаимодействуют с титаном, включая щелочные и щелочноземельные металлы (кроме бериллия), которые расположены в крайнем левом углу таблицы Менделеева, плюс инертные газы, всего 17 элементов. Эти элементы не вступают в химическую реакцию с титаном, но в определенных сценариях применения они могут обеспечить стабильную работу титановых сплавов. Например, при выплавке и обработке титановых сплавов инертные газы (например, аргон) могут использоваться в качестве защитных газов для предотвращения реакции титановых сплавов с кислородом, азотом и т. д. в воздухе, тем самым обеспечивая чистоту и работоспособность титановых сплавов.
