鈦合金因密度小、比強度高、耐蝕、耐高溫、無磁、可焊、使用溫度范圍寬(-269℃~600℃)等優異性能，且能夠進行各種零件成形、焊接和機械加工，在航空領域很快得到廣泛應用。
1、軍用飛機
20世紀50年代初，軍機開始使用工業純鈦制造后機身的隔熱板、機尾罩、減速板等受力較小的結構件。20世紀60年代，鈦合金進一步應用到飛機襟翼滑軌、承力隔框、中翼盒形梁、起落架梁等主要受力結構件中。以美國F14戰機為例，鈦合金占F14戰斗機結構重量的26%，使用鈦制成的組件包括機翼結構、起落架部件、尾部結構，以及小型緊固件、彈簧和液壓管等。
采用鈦合金作機身材料有多方面優勢：
1）替代鋼和鎳基高溫合金可大大降低飛機質量；
2）能夠滿足飛機強度要求，與鋁合金相比，60%左右質量的鈦合金即可達到相同的強度。
3）耐腐蝕性良好，鈦合金不需要表面防腐涂層或者鍍膜。
4）與聚合物復合材料電化學相容性好。
5）限制空間內滿足強度要求，例如，波音747的鈦合金起落架梁。軍用飛機方面，國外先進戰機用鈦量占機體結構總質量的25%左右。美國F-35戰機鈦用量達27%，F-22戰機鈦用量高達41%，其機身主承力梁和框架采用鈦合金整體鍛造而成，創造了迄今為止戰斗機鈦用 量的最高紀錄。美國B1轟炸機和B2轟炸機鈦合金用量分別為21%和26%。美國運輸機用鈦量也由早期服役的C5的6%增至C17的10.3%，俄羅斯伊爾76運輸機用鈦量更是達到了12%。
2、民航飛機
民航飛機方面，由于復合材料的大量使用，與復合材料相容性更好的鈦合金用量也在逐步增長。空客飛機鈦用量從第三代A320的4.5％增至第四代A340的6％，A380的用鈦量增加到了10％，而A350客機的鈦用量進一步提高到14％左右；波音飛機用鈦量從最初波音707的0.5％逐漸增至波音747的4%，再到波音777的7％，波音787的用鈦量已提高到15%左右，基本與空客飛機保持同步。俄羅斯的新型客機MS21鈦合金用量占比高達25%，是目前民用運輸機鈦用量的最高紀錄。
國內方面，軍用殲擊機從初始用鈦量只有2%的殲8，逐漸增加至用鈦量為4%的殲10，殲11用鈦量增加到15%，殲20用鈦量達20%。大型軍用運輸機運20的鈦合金用量為10%，與美國先進的C-17運輸機的鈦合金用量相當。民用飛機上，商用客機ARJ21的鈦合金用量 4.8%，而C919大型客機廣泛采用鈦合金，其用鈦量已達到9.3%，主要用于機頭、吊掛、尾翼、外翼和中央翼盒等。
3、應用材料
目前，在航空領域使用的鈦合金材料主要有TC4(美Ti-64合金)、TC18、TC21、TA15、TB6(美Ti-1023合金)等。Ti-64鈦合金是最早問世同時也是最經典的鈦合金，其設計使用溫度最高可達350℃。Ti-64不僅具有耐高溫性，還具有十分優良的塑性加工性能，在航空航天領域廣泛應用。
TC18具有較大淬透性，適合制造大型鍛件。俄羅斯根據波音和空客等民機需求，在TC18合金基礎上開發了Ti-55531鈦合金。Ti-55531強度較高，而且具有優越的淬透性和更寬的加工窗口，已在A380飛機吊掛接頭和起落架支柱等零件上使用。鑄造鈦合金方面，航空領域應用范圍最廣、用量最多的鑄造鈦合金是ZTC4鈦合金。我國研制和生產的鈦合金鑄件中，ZTC4和ZTA15合金用量占80%。此外，國內常用的鑄造鈦合金還有ZTC3和ZTC6。ZTC3、ZTC6和ZTA15是航材院根據航空工業發展需求研制或仿制的高溫鑄造鈦合金和高強鑄造鈦合金，在減輕飛機整體結構重量、滿足高溫和高載以及腐蝕環境要求、提高機體壽命等方面發揮重要作用。
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