Το κράμα τιτανίου είναι ένα μεταλλικό υλικό που αποτελείται από τιτάνιο αναμεμειγμένο με άλλα μέταλλα, συνήθως μικρές ποσότητες παλλαδίου, βαναδίου, αλουμινίου ή/και κασσίτερου. Αυτά τα μέταλλα παρέχουν βελτιωμένες ιδιότητες έναντι του καθαρού τιτανίου, όπως αντοχή στη διάβρωση, καλή συγκολλησιμότητα (κατασκευή), σταθερότητα και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Το καθαρό τιτάνιο είναι πολύ σκληρό, γεγονός που μπορεί να του κάνει δύσκολη τη συγκόλληση και το σχήμα του.
Η μόνη τυπική εφαρμογή για καθαρό τιτάνιο είναι τα ορθοπεδικά και οδοντικά εμφυτεύματα, ενώ οι μυριάδες άλλες εφαρμογές του τιτανίου, όπως η αεροδιαστημική μηχανική, οι κινητήρες υψηλής θερμοκρασίας, η ιατρική και ναυτική επεξεργασία και ο αθλητικός εξοπλισμός χρησιμοποιούν κράμα τιτανίου. Πολλά κράματα άλλων μετάλλων περιέχουν επίσης μικρές ποσότητες τιτανίου, αλλά αυτά δεν θεωρούνται κράματα τιτανίου εκτός εάν το τιτάνιο αποτελεί την πλειοψηφία της ουσίας.
Το τιτάνιο θεωρείται συχνά ένα θαυματουργό μέταλλο για την υψηλή αντοχή και την ελαφρότητά του. Περίπου τόσο ισχυρό όσο ο χάλυβας και δύο φορές πιο ισχυρό από το αλουμίνιο, το τιτάνιο είναι 45% ελαφρύτερο από το ατσάλι και μόνο 60% βαρύτερο από το αλουμίνιο. Έχει επίσης το πλεονέκτημα ότι δεν αντιδρά με το ανθρώπινο σώμα, καθιστώντας το ιδανικό για ιατρικά εμφυτεύματα όπως καρφίτσες για να συγκρατούν τα σπασμένα οστά. Ωστόσο, το υψηλό κόστος του έχει περιορίσει τη χρήση του.
Το τιτάνιο είναι σχετικά κοινό στον φλοιό της Γης, αποτελώντας περίπου το 0.57% (το 9ο πιο κοινό στοιχείο), αλλά η εξόρυξή του από τα μεταλλεύματά του — τα ορυκτά Ρουτίλης (TiO2), Ιλμενίτης (FeTiO3) και Σφαίνη (CaTiSiO5) — μπορεί να είναι ακριβή, λόγω της απαιτούμενης υψηλής θερμότητας εισόδου. Το στοιχειακό τιτάνιο απομονώθηκε για πρώτη φορά στην καθαρή του μορφή το 1910, όταν ο Matthew A. Hunter θέρμανσε το TiCl4 με νάτριο στους 800° C (1472° F).
Υπάρχουν 38 κοινοί τύποι κράματος τιτανίου, αλλά το τυπικό μείγμα είναι 90% τιτάνιο, 6% αλουμίνιο και 4% βανάδιο. Αυτό το μείγμα ονομάζεται Grade 5. Υπάρχουν ποιότητες τιτανίου 1 έως 38, με το 38 να είναι το πιο πρόσφατο. Οι βαθμοί δεν υποδεικνύουν αντοχή ή τίποτα, χρησιμοποιούνται απλώς για εύκολη αναφορά, αν και οι προηγούμενες ποιότητες ήταν οι πρώτες που κατασκευάστηκαν συνήθως. Το τιτάνιο 5 είναι επίσης γνωστό ως Titanium 6AL-4V, το οποίο θεωρείται κατάλληλο για στρατιωτική χρήση. Αυτός ο βαθμός κράματος τιτανίου είναι σταθερός σε εφαρμογές έως και 400° C (752° F), με στερεότυπη εφαρμογή σε τουρμπίνες αεροσκαφών, οι οποίοι περιστρέφονται πολύ γρήγορα και θερμαίνονται πολύ.
Εκτός από την ευρεία χρήση σε στρατιωτικό υλικό, το κράμα τιτανίου μπορεί να βρεθεί στις μπιέλες σε αυτοκίνητα υψηλής ποιότητας όπως η Porsche και η Ferrari. Η παρουσία αυτών των μετάλλων είναι μέρος αυτού που μπορεί να κάνει αυτά τα αυτοκίνητα τόσο ακριβά, αλλά και αξιόπιστα και ικανά για υψηλές ταχύτητες. Ένα παρόμοιο υλικό υψηλής ποιότητας που βρίσκεται σε προϊόντα premium είναι οι ίνες άνθρακα.