钛在航天工业中的应用，主要利用其低密度、高强度、耐高温、耐腐蚀等性能。

钛在航天工业中应用也达到了减轻发射重量、增加射程、节省费用的目的，是航天工业的热门材料。在火箭、导弹和航天工业中可用作压力容器、燃料贮箱、火箭发动机壳体、火箭喷嘴套管、人造卫星外科、载人宇宙飞船船舱（蒙皮及结构骨架）、起落架、登月舱、推进系统等。

美国一级火箭发动机壳体材料广泛使用的是Ti-6Al-4Ⅴ合金。使用该合金的还有：巨形圆筒状的液体火箭容器；洲际弹道导弹、“民兵”导弹等多个球形和椭圆形的发动机壳体等等。另一方面，由于Ti-6Al-4VELI和Ti-5Al-2.5SnELI合金间隙元素特别是氧含量低，能在超低温下使用，所以这些合金都用作火箭与导弹液态氢容器、“水星”宇宙飞船及“双子星座”飞船的密封舱，以及在月球上着陆成功的“阿波罗(Apollo) ”宇宙飞船的主要结构件。

航天工业使用的钛及钛合金中除了使用了工业纯钛、Ti-6Al-4V、Ti-5AI-2.5Sn、Ti-6Al-4V ELI和Ti-5Al-2.5SnELI以外， 还使用了Ti-7Al-4Mo、Ti-3Al-2.5V、Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al及Ti/B-Al复合材料。

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