Saf titanyumun gerilme mukavemeti 265-353MPa'dır ve genel titanyum alaşımının çekme mukavemeti 686-1176MPa'dır ve şu anda 1764MPa'ya kadar çıkmaktadır. Titanyum alaşımının mukavemeti birçok çeliğinkine eşdeğerdir ancak titanyum alaşımından çok daha iyidir. Buradaki spesifik güç, verinin gücünün, aynı zamanda güç ağırlık oranı olarak da bilinen görünür yoğunluğuna bölünmesiyle elde edilir. Özel mukavemetin uluslararası birimi (N/m2)/(kg/m3) veya N · m/kg'dır. Verinin çekme dayanımının, verinin görünen yoğunluğuna oranına özgül dayanım denir. Çatlama noktasındaki mukavemetin yoğunluğa oranı.
Titanyum ve titanyum alaşımlarının basınç dayanımı, çekme dayanımından düşük olmayacaktır. Endüstriyel saf titanyumun basınç akma dayanımı ve çekme akma dayanımı kabaca eşitken, Ti-6Al-4V ve Ti-5Al-2.5Sn alaşımlarının basınç dayanımı çekme dayanımından biraz daha yüksektir. Kesme mukavemeti genellikle çekme mukavemetinin %60'ı - 70%'sidir. Titanyum ve titanyum alaşımlı levhanın taşıma akma mukavemeti, çekme mukavemetinin 1.2-2.0 katıdır.
Normal atmosferik atmosfer altında, titanyum ve titanyum alaşımının işleme ve tavlama sonrası dayanıklılığı, çekme mukavemetinin (0,5-0,65) katıdır. Çentik durumunda (Kt=3.9) 107 yorulma testi gerçekleştirildiğinde, tavlanmış Ti-6Al-4V'nin dayanıklılık mukavemeti, çekme mukavemetinin 0,2 katıydı.
Yüksek saflıkta işlenmiş endüstriyel saf titanyumun sertliği genellikle 120HB'den azdır ve diğer saflıkta işlenmiş titanyumun sertliği 200-295HB'dir. Saf titanyum dökümünün sertliği 200-220HB'dir. Tavlama koşulu altında titanyum alaşımının sertlik değeri 298-349HB'ye eşdeğer olan 32-38HRC'dir. Döküm Ti-5Al-2.5Sn ve Ti-6Al-4V alaşımının sertliği 320HB'dir ve düşük boşluk safsızlığına sahip Ti-6Al-4V dökümünün sertliği 310HB'dir.
Ticari saf titanyumun çekme elastik modülü 105-109GPa'dır ve çoğu titanyum alaşımının geri dönüş koşulu altında 110-120GPa'dır. Yaşlanarak sertleştirilmiş titanyum alaşımı, tavlanmış titanyum alaşımından biraz daha yüksek bir çekme elastik modülüne sahiptir ve basınç elastik modülü, çekme elastik modülüne eşit veya ondan daha büyüktür. Titanyum ve titanyum alaşımlarının sertliği alüminyum ve alüminyum alaşımlarına göre çok daha yüksek olmasına rağmen demirin sertliğinin yalnızca %55'idir. Titanyum alaşımının spesifik elastik modülü alüminyum alaşımına eşdeğerdir, ancak berilyum, molibden ve bazı süper alaşımlardan daha düşüktür.
Ticari saf titanyumun burulma veya kayma modülü 46 GPa'dır ve titanyum alaşımının kayma modülü 43-51 GPa'dır.
Titanyum alaşımlarının mukavemetini arttırmak için, boşluk elemanlarının eklenmesi, alaşımların darbe direnci ve çatlama tokluğu üzerinde zararlı etkiler yaratacaktır. Titanyum alaşımlarının farklı türlerine ve koşullarına göre, endüstriyel saf titanyumun işlenmesinde Charpy çentik darbe mukavemeti 15-54J/cm2, dökümün ise 4-10J/cm2'dir. Titanyum alaşımının tavlanmış durumdaki darbe dayanımı 13-25,8J/cm2'dir ve yaşlanma durumu biraz daha düşüktür. Döküm durumunda Ti-5Al-2.5Sn alaşımının Charpy V-çentik darbe dayanımı 10J/cm2, Ti-6Al-4V alaşımınınki ise 20-23J/cm2'dir. Oksijen içeriği ne kadar düşükse bu değer o kadar yüksektir.
Birçok titanyum alaşımı çok yüksek çatlak tokluğuna sahiptir veya çatlak ilerlemesine çok iyi direnç gösterebilir. Tavlanmış Ti-6Al-4V alaşımı direnç açısından mükemmel bir malzemedir. Çentik konsantrasyon faktörü Kt=25.4mm olduğunda, çentik çekme mukavemetinin çentiksiz çekme mukavemetine oranı 1'den büyüktür.
Titanyum alaşımları yüksek sıcaklıklarda hala belirli işlevleri yerine getirebilir. Genel endüstriyel titanyum alaşımları 540 derecede faydalı fonksiyonlarını yerine getirebilmektedir ancak yalnızca kısa bir süre için kullanılabilirler. Uzun-süreli kullanım için sıcaklık aralığı 450-480 derecedir. 600 derecede kullanılan titanyum alaşımı geliştirilmiştir. Füze verisi olarak titanyum alaşımı 540 derecede uzun süre, 760 derecede ise kısa süre kullanılabilmektedir.
Titanyum ve titanyum alaşımlı malzemeler, düşük sıcaklıklarda ve ultra-düşük sıcaklıklarda orijinal mekanik işlevlerine hâlâ bağlı kalabilir. Sıcaklığın azalmasıyla birlikte titanyum ve titanyum alaşımlı malzemelerin mukavemeti sürekli olarak artarken sünekliği giderek bozulur. Tavlanmış titanyum alaşımlarının çoğu, - 195.5 derecede yeterli sünekliğe ve çatlama tokluğuna sahiptir. Çok az ara eleman içeren Ti-5Al-2.5Sn alaşımı - 252.7 derecede kullanılabilir. Çentikli çekme mukavemetinin çentiksiz çekme mukavemetine oranı - 25.7 derecede 0,95-1,15'tir.
Sıvı oksijen, sıvı hidrojen ve sıvı flor, füzelerde ve dünya ekipmanlarında kullanılan önemli itici gazlardır. Kriyojenik gaz kapları ve kriyojenik yapısal parçaların üretiminde kullanılan veriler çok önemli kriyojenik işlevlere sahiptir. Mikroyapı eşeksenli olduğunda ve ara elementlerin (oksijen, nitrojen, hidrojen vb.) içeriği çok düşük olduğunda, titanyum alaşımının sünekliği hala %5'in üzerindedir. Titanyum alaşımlarının çoğu - 252.7 derecede zayıf sünekliğe sahipken, Ti-6Al-4V alaşımının uzaması %12'ye ulaşabilir.
