סגסוגת Ti-6Al-4V נמצאת בשימוש נרחב כחומר המעטפת של מנוע הרקטות השלב הראשון בארצות הברית. הסגסוגת משמשת גם ב: מיכלי טילים נוזליים גליליים ענקיים; מארזי מנוע כדוריים וסגלגלים מרובים לטילים בליסטיים בין-יבשתיים וטילי "Minuteman" וכו'. מצד שני, בגלל Ti-6Al-4VELI ו-Ti-5Al-2 לסגסוגות .5SnELI יש תכולה נמוכה של יסודות ביניים, במיוחד חמצן, וניתן להשתמש בהן בטמפרטורות נמוכות במיוחד, סגסוגות אלו משמשות כמיכלי מימן נוזלי לרקטות וטילים, ולחלליות "מרקורי" והמודול האטום של " חללית "תאומים", והחלקים המבניים העיקריים של החללית "אפולו" שנחתה בהצלחה על הירח.
בנוסף לשימוש בטיטניום טהור תעשייתי, Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2.5Sn, Ti-6Al{{6} }VELI, ו-Ti-5Al-2.5SnELI בטיטניום וסגסוגות טיטניום המשמשות בתעשיית התעופה והחלל, יש גם Ti-7Al-4Mo, Ti{{12 }}Al-2.5V, Ti-13V-1Cr-Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al , וחומרים מרוכבים Ti/B-Al.
מעבורת החלל היא החללית המאוישת הקדומה ביותר בעולם שניתן להשתמש בה שוב ושוב. הפיתוח החל בשנת 1972, והטיסה הראשונה הצליחה בשנת 1981. החללית מורכבת ממטוס עם כנפיים קטנות, מיכל דלק חיצוני באורך 47 מטר ו-2 מאיצי רקטות דלק מוצק בהיקף כולל של 500 ט'.
אורכה של החללית המסלולית הוא 37 מטר ומשקלו כ-68 ט'. גודל זה זהה בערך למטוס התובלה הסילון DC-9. זוהי החללית המאוישת הגדולה ביותר עד כה. תא המטען שלו הוא באורך 18 מ' ובקוטר של 5 מ' ויכול להעביר 29.5 ט' של מטען למסלול כדור הארץ.
ניתן לשגר את מעבורת החלל כמו רקטה, וכמו חללית, היא יכולה לטוס במסלול בגובה מירבי של 1000 ק"מ ויכולה לגלוש ולנחות כמו מטוס ללא דחף. מעבורת החלל הזו היא בעצם ספינת תובלה לחלל, ולכן אחד הפרמטרים לשיפוט התועלת שלה הוא כמות המטען המועבר בין כדור הארץ למסלול כדור הארץ. כדי למקסם את המטען הזה, סגסוגות טיטניום הן חומר חשוב לרכיבי מנוע תעופה וחלל.
חיי התכנון של החללית המסתובבת הם 100 טיסות, וכל טיסה שוהה בחלל בין 7 ל-30 ימים. החללית מאוישת, ולכן היא מתוכננת להתאים את עצמה לסביבת החלל (וואקום, הפרש טמפרטורה קיצוני במסלול, חום בכניסה חוזרת לאטמוספירה וכו'), ונעשה בה שימוש חוזר.
1. כלי בלחץ גבוה
סגסוגות טיטניום משמשות במקומות רבים מכיוון שהן יכולות להפחית את המשקל הכולל של חלליות המקיפות כלי רכב. חלק השימוש העיקרי בטיטניום הוא מיכל הלחץ הגבוה המלא בדלק ובגז הדרושים. מיכל סגסוגת טיטניום קלה-משקל פותח בהצלחה בחללית ג'מיני ובחללית אפולו של נאס"א, תוך שימוש בסגסוגת Ti-6Al-4V. כלי הלחץ מברזל בחללית אפולו השתמש למעשה בתכנון חסר תקדים עם מקדם בטיחות של 1.5, שתוכנן בעבר עם מקדם בטיחות של כ-4. על מנת להפחית עוד יותר את משקל מיכל האחסון בלחץ גבוה של המסלול המקיף. מעבורת החלל, מאומצת השיטה של הוספת סיבי דרור לבן על פני השטח של מיכל הטיטניום דק הדופן.
מיכל לחץ לאחסון גז דחוס. הלוויין והמאיץ "Prowler" חולקים 14 מיכלי טיטניום, ומפחיתים את המסה ב-272 ק"ג.
מיכל לחץ לאחסון חומרי הנעה נוזליים. בחללית "אפולו" נעשה שימוש בכ-50 מכלי לחץ, 85 אחוז מהם עשויים מטיטניום. מנוע שלב המעבר של הרקולס Ⅲ, המשקל מופחת ב-35 אחוזים לאחר מעבר למיכל הנעה מסגסוגת טיטניום.
2. בית מנוע
מארז מנוע רקטה בדלק מוצק. המנוע הרקטי השלב השני של הטיל הבין יבשתי "Minuteman" משתמש בסגסוגת Ti64 כדי להפחית את המשקל ב-30 אחוז עד 40 אחוז.
מארז מנוע רקטה דלק נוזלי. מעטפת הלחץ של תא הבעירה של מנוע יורד מודול הירח "אפולו" עשוי מסגסוגת Ti64.
3. חלקים מבניים שונים
ישנם 7 סוגים של סגסוגת טיטניום בשימוש בחללית "ג'מיני", ומשתמשים ב-570 ק"ג של חלקי טיטניום, המהווים 84 אחוז מהמשקל המבני. התושבת, המתקנים והמחברים של החללית "אפולו" עשויים כולם מטיטניום, תוך שימוש בסך של 68 ט טיטניום.
4. צנרת הידראולית
צנרת לחץ השמן של מעבורת החלל משתמשת בצינורות חלקים העשויים מסגסוגת Ti-3Al-2.5V. בשל השימוש בסגסוגת זו, ניתן להפחית את המשקל ביותר מ-40 אחוז. על מנת להפחית את הרגישות לשבר עייפות ולשפר את אורך החיים בפועל של המערכת, שונות הרכבת הצינורות משתמשת בצורת צורה אוטומטית.
