Titanyum nispeten aktif kimyasal özelliklere sahip bir metaldir. Isıtıldığında O2, N2, H2, s ve halojen gibi metal olmayan maddelerle etkileşime girebilir. Bununla birlikte, normal sıcaklıkta, titanyumun yüzeyinde kolayca çok ince ve yoğun bir oksit koruyucu film oluşur; bu film, güçlü asit ve hatta kral suyu etkisine karşı koyabilir ve güçlü korozyon direnci gösterir. Bu nedenle genel metal asit, alkali ve tuz çözeltisinde deliklerle dolu hale gelirken titanyum güvenlidir.
Sıvı titanyum hemen hemen tüm metalleri çözebildiğinden çeşitli metallerle alaşımlar oluşturabilir. Çeliğe titanyum eklenerek yapılan titanyum çeliği sert ve elastiktir. Cr, Fe ve benzerleri, ara bileşikler veya intermetalik bileşikler oluşturmak için kullanılır.
Titanyum, geçmişte uzun süre nadir metal olarak kabul edilen bir geçiş metalidir.
1940'lı yıllardan beri titanyum ve bileşikleri uçaklarda, roketlerde, füzelerde, yapay uydularda, uzay gemilerinde, savaş gemilerinde, askeri sanayide, tıbbi tedavide, petrokimya ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır; Çünkü titanyum, yüksek erime noktası, yüksek sertlik, güçlü plastisite, düşük yoğunluk ve korozyon direnci gibi avantajlara sahiptir; Titanyum gümüş grisi ışıkla çeliğe benziyor.
Titanyum alaşımının çekme mukavemeti 180kg/mm3'tür. Titanyum düşük yoğunluk (4,51g/cm3), yüksek sertlik ve yüksek erime noktası (1675 derece) ile karakterize edilir. Yüksek saflıkta titanyum iyi bir plastikliğe sahiptir, ancak yabancı maddelerin varlığında kırılgan ve sert hale gelir. Oda sıcaklığında titanyum, klor, seyreltik sülfürik asit, seyreltik hidroklorik asit ve nitrik asit ile reaksiyona girmez, ancak hidroflorik asit, fosforik asit ve erimiş alkali tarafından aşındırılabilir.
Titanyum H2SO4'te kolaylıkla çözünür. Titanyumun en üstün performansı deniz suyuna karşı güçlü korozyon direncidir. Titanyum, yerkabuğundaki toplam ağırlığın yaklaşık %0.42%'sini oluşturur ve metal dünyasında yedinci sırada yer alır ve titanyum içeren 70'ten fazla mineral türü vardır. Günümüzde titanyumun kullanımı hızla gelişmiş olup, uçak, roket, füze, yapay uydu, uzay gemisi, savaş gemisi, askeri sanayi, hafif sanayi, kimya sanayi, tekstil, tıbbi tedavi, petrokimya ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Son derece ince titanyum tozu Rockets için iyi bir yakıttır; Titanyumun korozyon direnci sıradan paslanmaz çeliğe göre 15 kat daha güçlüdür ve servis ömrü paslanmaz çeliğe göre 10 kat daha uzundur. Titanyumun cerrahi ve tıbbi operasyonlarda uygulanması da oldukça ilgi çekicidir. Günümüzde cerrahi kemik yerleştirmede paslanmaz çelik kullanılmaktadır. Paslanmaz çelik kullanmanın bir dezavantajı vardır, yani kemik iyileştikten sonra paslanmaz çelik sacın tekrar çıkarılması gerekir ki bu da çok acı verici bir durumdur. Aksi takdirde paslanmaz çelik paslanma nedeniyle insan vücuduna zarar verecektir. Titanyumdan yapılan "yapay kemik" kullanılırsa ortopedi teknolojisi tamamen değişecek. Titanyum "biyolojik bir metal" olarak övülmektedir. Artık diz eklemi, omuz eklemi, kaburga eklemi, kafatası, aktif kalp kapakçığı, kemik sabitleme kelepçesi vb.
Çelik üretim endüstrisinde az miktarda titanyum, iyi bir oksit giderici, nitrojen ve kükürt gidericidir. Titanyum dioksit, titanyum dioksit adı verilen değerli bir beyaz pigmenttir. Titanyum beyazı dünyadaki en beyaz malzemelerden biridir ve toksik değildir. Artık her yıl yüzbinlerce ton titanyum dioksit pigment olarak kullanılıyor.
Titanyum şu anda insanlığın kullandığı dört seri hidrojen depolama metalinden biridir ve aynı zamanda nispeten ucuzdur. Ancak günümüzde insanlık daha ideal bir "hidrojen depolama metali" bulamadı. Bu sorun çözüldükten sonra insanlar hidrojeni yakıt olarak kullanabilirler.
"Titanyum uçak" vücut ağırlığını 5 ton azaltabiliyor ve 100'den fazla yolcu taşıyabiliyor. Yeni jet motorunda titanyum alaşımı toplam motor ağırlığının %18-25'sini oluşturuyor; En yeni süpersonik uçaklarda titanyum kullanımı, tüm gövde yapısının toplam ağırlığının neredeyse %95'ini oluşturmaktadır. Bu nedenle mevcut süpersonik uçağın titanyum alaşımı olmadan geliştirilmesi zordur.
Titanyumdan yapılan denizaltılar, çelik denizaltılara göre daha dayanıklı olmasının yanı sıra daha derinlere dalabilir. Titanyum denizaltılar, çelik denizaltıların geçemeyeceği sınır olan 4500 metrenin altına dalabilir. Titanyumdan yapılmış savaş gemileri ve gemilerin boyanmasına gerek yoktur ve birkaç yıl denizde kaldıktan sonra paslanmazlar. Titanyum ferromanyetik bir malzeme olmadığından ve manyetik madenler tarafından keşfedilmeyeceğinden bu durum özellikle askeri konularda önemlidir. Titanyumdan yapılmış ısıya dayanıklı çelik olmadan, şu anda kullanılan konvansiyonel silah tüfekleri ve makineli tüfeklerin kullanım ömrü yalnızca ilk 4,5 saniye olabiliyor.
Titanyum ve zirkonyumun havadaki güçlü emilimi kullanılarak, hava uzaklaştırılarak bir vakum oluşturulabilir. Titanyum zirkonyum alaşımından yapılmış vakum pompası havayı yalnızca milyarda bir oranında pompalayabilir.
Titanyum ve nikelden oluşan alaşıma "hafızalı alaşım" adı verilir. Bu tür alaşımlara önceden belirlenmiş bir şekil verilir ve sertleşme işleminden sonra dış kuvvet tarafından deforme edilirse, hafifçe ısıtıldığı sürece orijinal görünümüne geri döndürülebilir. Bu alaşım birçok alanda uygulanmıştır. Örneğin Apollo uzay aracında kullanılan anten bu hafıza alaşımıdır; Şangay Birinci Tıp Koleji'ne Bağlı Dokuzuncu Halk Hastanesi, bu hafıza alaşımını kadın kısırlaştırma operasyonlarında kullanmıştır; Ayrıca enstrümanlar ve elektronik cihazlar alanlarında da kullanılabilir.
