TiAl基金属间化合物高温合金主要由基体γ-TiAl相和α₂-Ti₃Al相组成。由于其原子排列的长程有序以及原子间金属键和共价键的共存，该合金兼顾了金属的较好塑性和陶瓷的高温强度，同时含有较高的铝含量而具有优异的抗氧化性和低密度（3.7～3.9克/厘米³），可用于制作航空航天、车辆发动机650～800℃工作的热端部件，是一种可代替部分镍基高温合金的新型轻质高温结构材料。

TiAl基金属间化合物高温合金铝含量介于44at%～50at%（at%为原子百分数），并通过合金化形成了多种体系的两相合金，其成分范围可表示为Ti-(44～49)Al-(1～4)X₁-(1～4)X₂-(0.1～1)X₃。其中，X₁为铬、锰、钒等，有利于改善合金的室温塑性，并起到固溶强化作用；X₂为铌、钨、钼、钽等，能有效地提高合金的抗氧化性能，并有显著的固溶强化作用；X₃为硅、硼、碳、氮等，可起到细化铸态组织或者弥散强化、沉淀强化作用。已经应用或具备应用条件的TiAl基金属间化合物高温合金主要包括Ti-48Al-2Cr-2Nb、Ti-45～47Al-2Mn-2Nb-0.8vol%TiB₂、Ti-46Al-2W-0.5Si、Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr系列。同时，具有更高使用温度（800℃以上）的高铌TiAl合金也正在开发中。

TiAl基金属间化合物高温合金在不同温度热处理可以得到近γ组织、双态组织、近层片组织和全层片组织，具有工程化应用价值的是后3种组织。其中，双态组织是在α和γ两相体积分数大致相等的两相区经热处理得到，由于保温过程中α相和γ相相互钉轧，晶粒长大速度慢，所得组织晶粒尺寸细小（10～40微米），具有较好的强度和塑性，但断裂韧性和抗蠕变性能较差。而全层片组织是在略高于钽温度的α单相区热处理得到，由于没有γ相钉轧，所得层片团尺寸较大（通常大于600微米），其强度和塑性较低，但断裂韧性较高和抗蠕变性能较好。选择合适的热加工工艺和热处理方法也可将全层片组织的层片团控制在50～300微米，从而得到具有较好综合力学性能的细小全层片组织。近层片组织的力学性能介于双态组织和全层片组织之间。

TiAl基金属间化合物高温合金的典型生产工艺包括铸锭冶炼+变形、精密铸造和粉末冶金。通过真空自耗电弧炉熔炼可制备出约直径300毫米的铸锭，并通过等温锻造技术可制备约直径500毫米的盘锻件，包套挤压技术可制备直径小于20毫米的细晶棒材，包套热轧技术制备厚度0.2～2毫米的板材。采用精密铸造工艺，可以制备航空发动机低压涡轮叶片、机匣、燃烧室涡流器，以及车辆发动机用废气增压涡轮和排气阀等部件。例如，美国通用电气公司制备的航空发动机低压涡轮叶片，已应用于GEnx系列和GE-LEAP系列发动机，具有显著的结构减重效果。