Hợp kim titan đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất ô tô nhờ độ bền riêng cao, từ đó nâng cao hiệu suất và tính kinh tế của ô tô.
(1) Van: Các van hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong động cơ ô tô nhờ đặc tính nhẹ và độ bền cao. Ví dụ, tại Hoa Kỳ thường sử dụng hợp kim Ti-6Al-4V để chế tạo van nạp và hợp kim Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo để chế tạo van xả. Tập đoàn Toyota tại Nhật Bản sử dụng hợp kim Ti-6Al-4V/TiB để chế tạo van nạp và hợp kim Ti Al Zr Sn Mo Nb Si/TiB để chế tạo van xả.
(2) Thanh truyền động: Thanh truyền động bằng hợp kim titan có thể hiệu quả giảm trọng lượng động cơ và cải thiện hiệu suất của xe. Ví dụ, Công ty Honda Motor của Nhật Bản đã sử dụng thanh truyền động titan rèn trong động cơ đua V-6 NSX.
(3) Trục khuỷu: Mặc dù hiện nay việc ứng dụng hợp kim titan trong trục khuỷu còn tương đối ít, nhưng Nhật Bản đã đặc biệt phát triển hợp kim Ti-3Al-2.5V, đã được kiểm chứng trên xe đua Honda, cho thấy hợp kim titan có thể hiệu quả giảm khối lượng và nâng cao tốc độ động cơ.
Hệ thống xả: Việc ứng dụng hợp kim titan trong hệ thống xả chủ yếu thể hiện ở đặc tính nhẹ và khả năng chống ăn mòn. Ví dụ, ống hồi lưu bằng titan được sử dụng trên xe Chevrolet Corvette Z206 mới đã tránh được các vấn đề rỗ và ăn mòn mối hàn xảy ra trên ống thép không gỉ, đồng thời cải thiện hiệu suất đốt cháy nhiên liệu và tăng tốc độ. Honda của Nhật Bản cùng bốn công ty khác cũng đã áp dụng bộ giảm thanh làm bằng titan cho các xe lớn và một số xe trung bình cá nhân.
Hệ thống giảm chấn: Lò xo hợp kim titan có các đặc điểm như trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn tốt và mô-đun cắt thấp. Ví dụ, Volkswagen của Đức đã sử dụng lò xo bánh răng hợp kim titan Lupo FSI trên một số mẫu xe. Lò xo hợp kim titan giảm trọng lượng hơn 60% so với lò xo thép, có thể hiệu quả nâng cao tần số cộng hưởng và tuổi thọ sử dụng của lò xo.
Khung thân xe: Các hợp kim titan được sử dụng để chế tạo khung thân xe do có tính chất độ bền cao và khối lượng riêng thấp. Ví dụ, các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản sử dụng ống hàn bằng titan nguyên chất để làm khung, có thể đảm bảo độ an toàn đầy đủ. Khung thân xe bằng hợp kim titan không chỉ có độ bền cao và độ dẻo dai tốt mà còn có khả năng chống ăn mòn vượt trội.
Vít và bulong: Bu lông và chi tiết ghép nối bằng hợp kim titan được sử dụng thay thế cho bu lông và chi tiết ghép nối thép truyền thống nhờ tính nhẹ và độ bền cao. Ví dụ, các chi tiết ghép nối ô tô bằng Ti-6Al-4V sản xuất bằng công nghệ luyện kim bột có thể giảm trọng lượng một cách hiệu quả.
(1)Turbine tăng áp: Rô-to turbine tăng áp làm bằng hợp kim titan có thể hoạt động lâu dài trong khí thải nhiệt độ cao trên 850 °C mà không bị suy giảm đáng kể hiệu suất.
(2)Đế van: Đế van bằng hợp kim titan đã được sử dụng rộng rãi trong các xe đua và xe thể thao, chủ yếu được chế tạo từ hợp kim Ti-6Al-4V hoặc Ti-5Al-2Cr-1Fe.