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高钛铁是含钛量为65％-75％的钛铁合金，是一种用途较为广泛的特种铁合金。目前，制备优质高钛铁的主要方法为重熔法，但该方法以废钛材为原料，生产成本较高，很难在我国推广应用。近年来，铝热还原法制备高钛铁工艺在我国得到广泛的发展，但制备的高钛铁存在氧含量高，杂质多等缺点，严重限制了我国铝热法高钛铁的推广应用。本论文针对传统铝热法的缺点，提出了自蔓延铝热还原法制备低氧优质高钛铁的新工艺。 首先，计算了Fe2O3-TiO2-Al体系及Fe2O3-TiO2-Ca体系的绝热温度和相关反应的单位质量热效应。结果表明:Fe2O3-TiO2-Al体系及Fe2O3-TiO2-Ca体系的绝热温度分别为2422.17K和2844.00K，均大于1800K的热力学判据，说明都能满足SHS过程自发进行的要求;对于金红石和钛铁矿的还原，钙还原体系较铝还原体系具有更高的反应温度和更高的单位质量热效应，说明加入还原剂钙对于强化TiO2还原程度是有利的。 其次，采用DSC分析技术研究Al-Fe2O3-TiO2、 Al-Fe2O3-TiO2-CaO反应体系的动力学，确定了相关的反应动力学常数。结果表明:Al-Fe2O3-TiO2反应体系在850℃开始进行，反应的表观活化能为Ea=300.74kJ·mol-1，反应级数n=1.2。Al-Fe2O3-TiO2-CaO反应体系在1180℃开始进行，反应的表观活化能为Ea=6893.8kJ·mol-1，反应级数n=4.6。 然后，采用金属熔体的共存理论计算Fe-Ti熔体体系、Fe-Al熔体体系和Ti-Al熔体体系的吉布斯自由能以及Ti-Fe-Al熔体体系的活度系数。结果表明:Fe-Ti熔体体系最容易生成Fe2Ti相;Fe-Al熔体体系最容易生成Fe3Al; Al-Ti熔体体系最容易生成Ti3Al和TiAl3。Ti-Fe-Al三元体系中γTi、γFe、γAl的值随各自的摩尔分数变化明显;温度对γAl几乎没有影响，而γTi、γFe随着温度的升高急剧升高。 最后，以金红石和钛铁矿为原料，考察不同还原剂类型及用量、发热剂用量、造渣剂氧化钙用量对铝热还原过程及高钛铁质量的影响。采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析及化学分析等技术对高钛铁产品进行表征。结果表明:还原剂中引入钙组分既可以强化TiO2的还原程度，又可以强化金渣分离效果，有效的降低了合金中氧的含量，氧含量最低仅为0.2％;适量的加入氯酸钾可以有效强化渣金分离效果，但加入量过高会造成合金氧含量升高;随着CaO用量的增加，合金试样中的氧含量呈先减小后增加的趋势，而钛含量呈现增加后减小的趋势。