本发明公开了一种高强度粉末冶金Ti‑W合金棒材的制备方法，包括以下步骤：配取Ti粉和W粉混合，获得混合粉末后，先压制成型，然后于真空环境下进行烧结，并且通过采用较高的烧结温度，能够使W颗粒与Ti基体之间的扩散速度加快，实现对W颗粒不完全扩散的控制，使烧结得到的烧结坯棒料合金具有富W区和富Ti区组成的异质结构，随后在双相区在两道次热变形处理并立即空冷，从而获得典型的梯度异质结构，与均匀分布的双相结构钛合金相比，这种由纳米双相区与亚微米双相区组成的梯度异质结构能够在塑性变形时产生应变梯度，相互协调变形，使合金的强度达到1500MPa以上，同时保持10％延伸率，实现了高强高韧钛合金的制备。