耐热钛合金是适合于在较高温度下长期作业的钛合金。它在整个作业温度范围内具有较高的瞬时和持久强度。室温下有较好的塑性、较好的蠕变抗力和良好的热安稳性。在室温与高温下均有好的抗疲劳功能。主要用来制造压气机中的盘、叶片、进气机匣以及飞机结构件。已得到运用的耐热钛合金有固溶强化的α+β型和近α型钛合金。能在500℃以下长期作业的α+β型耐热钛合金，它们都含有较多的α安稳元素，铝当量都在6以上。参加适当的β安稳元素，使合金在高温下不只显示高的瞬时强度，而且具有满足的塑性。典型的合金有TC4（Ti-6Al-4V），TC6（Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si）和TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）。在500℃以下长期作业的α型耐热钛合金，它们都含有少数α安稳元素。铝当量简直都在7以上，在平衡状态下合金有更多的α相，因而这些合金在500℃以上具有更高的蠕变抗力和更好的抗疲劳性和开裂韧度。因为近α型合金具有这些优良的归纳功能，而使其成为耐热合金的主要系统。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V（美国Ti-811）、Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V（俄罗斯BT-20）、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（美国Ti-6242）和Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si（英国IMI-829）。

开展运用温度高于500℃的耐热合金，主要是处理合金热强性与热安稳性之间的对立。现在国外在500～600℃运用的耐热钛合金有英国的IMI-834（Ti-6Al-4.5Sn-4Zr-1Nb-0.5Mo-0.4Si-0.02Fe），其较高运用温度可达600℃，正在进行评价的有美国的Ti-1100（Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si-0.02Fe）。用于温度为600℃的耐热钛合金，是Timet公司1988年研发的近仅钛合金。

人们希望采用具有高损害容限功能Ti3Al、TiAl为基体的金属间化合物新型耐热钛合金。Ti3Al合金室温塑性低，有代表性的合金为Ti-14Al-21Nb、Ti-14Al-21Nb-3V-2Mo合金和Ti-24Al-10Nb、Ti-25Al-8Nb-2Mo-2Ta、Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo以及Ti-22Al-27Nb合金。