鈦金屬及鈦合金材料中的擴散性能有很多優勢，幾乎所有金屬和合金的原子都在室溫下結晶或傾向于以密集的結構排列排列，這是由于金屬物質中的原子具有很強的結合能力。這種架構決定了當金屬組件失效時，修復機制自動響應的快慢程度。因此，可以合理地推斷，如果零件的擴散速度足夠高，可以運輸到它失效的地方，那么就更容易觸發自動自愈。

鈦金屬及鈦合金材料分子擴散或通過擴散的物質的原子輸運理想地表示為，在濃度梯度dc/dx存在的情況下，參考面單位面積上在相反方向上每秒原子的凈通量J(±x)，如菲克第一定律所示:Do (cm2/s的頻率因子)，Q (kJ/mol的擴散活化能)和R (8.314510 J/Kmol的氣體常數)都是常數，所以唯一的變量是溫度T，開爾文。換句話說，在分布式交換機中，1/T形成一條直線。在鈦的情況下，更高的溫度誘導所需的熱擴散，以增加所需的動能，克服金屬物質的結合能。除了金屬內部的空晶格位或其他均勻性之外，分子輸運還會受到壓力、電和磁激活、原子的化學過程和機械攪動的影響。

在鈦合金的擴散率研究方面有了一些改進。鈦金屬及鈦合金材料在α相向β相轉變時，擴散率發生了一定的變化。對于廣泛使用的Ti-6Al-4V合金。目前研究了氧、鋁和釩在α和β鈦中的擴散系數。在情節的自擴散鈦在β相是三個數量級的自擴散速度比α階段。置換元素的擴散率β相的自擴散可以慢或快于鈦。Al為例所示的緩慢擴散元素組的慢擴散元素,其他包括其他合金元素,如V和Sn,接近,和Nb在于Al和莫之間。作為一個例子顯示了元素鐵的快速擴散圖中的元素。而Cr和Mn則位于Fe和β ti自擴散線之間。