钛是活泼的金属，在液态下，和氧、氮、氢和碳的反应相当快，因此钛合金熔炼必须在较高的真空度或惰性气体（ar或ne）保护下进行。熔炼用坩埚均采用水冷铜坩埚，具体的熔炼工艺主要有三种方式：（1）非自耗电极电弧炉熔炼 合金熔炼在真空或惰性气体保护下进行。该工艺主要为自耗电极熔炼制备电极。（2）真空自耗电极电弧炉熔炼以钛或钛合金制成的自耗电极为阴极，以水冷铜坩埚为阳极。熔化了的电极以液滴形式进入坩埚，形成熔池。熔池表面被电弧加热，始终呈液态，底部和坩埚接触的四周受到强制冷却，产生自下而上的结晶。熔池内的金属液凝固后成为钛锭。（3）真空自耗电极凝壳护熔炼熔炼装置示意。这种熔炉是在真空自耗电极电弧炉基础上发展起来的，它是一种将熔炼与离心浇注联成一体的铸造异形件的炉型。其的特点是在水冷铜坩埚与金属熔体之间存在一层钛合金固体薄壳，即所谓凝壳，这层同材质的凝壳作为坩埚的内衬，用于形成熔池储存钛液，避免了坩埚对钛合金液的污染。浇注后，留在增损内的一层凝壳，可作为坩埚内衬继续使用。
近年来，随着科技的发展及生产的需要，相继研究开发了熔炼钛合金及其他活性金属的新方法及装备，主要有电子束炉、等离子体炉、真空感应炉等，并获得一定程度的应用。但从耗电量、熔化速度、成本等技术经济指标对比来看，自耗电极电弧炉（含凝壳炉）熔炼仍是目前经济适用的熔炼方法。由于钛元素的物理-化学特性，使得钛合金的铸造工艺，无论是造型材料率是工艺方法均有其要求和特点。一是要求耐火度高的造型材料；二是浇注必须在较高的真空度或惰性气体的保护下进行，有时还要附以离心力。接型壳材料不同，熔模型壳又分为三种不同的系统。
（1）纯石墨型壳系统。用不同粒度的石墨粉作为耐火填料和撒砂材料，以树脂为粘接剂。型壳强度高、重量轻、成本低，原料来源广泛。适于离心或重力浇注。
（2）难熔金属面层型壳系统。为复合型系统，除面层因造型材料不同（钨粉等难熔金属）需采取特殊工艺外，背层从造型材料到制壳工艺均同于铸钢的熔模铸造。
（3）氧化物陶瓷型壳系统。型壳的面、背层均由氧化物作为造型材料，因而型壳强度高，热导率在三种型壳中小，适于浇注形状复杂的薄壁铸件。
用以上三种型壳系统浇注的钛铸件，在化学成分和力学性能方面差别很小；但表面质量有明显差别，后两种型壳的收缩率明显小于石墨型壳，因而铸件尺寸精度。