Методами дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), дифференциальной термогравиметрии (ДТГ), масс-спектрометрии и рентгеноструктурного анализа (РСА) исследованы субструктурные фазовые переходы, возможные в содержащем неметаллические микропримеси внедрения порошковом $\alpha$-титане при повышенных температурах. Обнаружено наличие двух взаимно смещённых по шкале температур благодаря гистерезису эндо- и экзоэнергетических пиков, имеющих сложную структуру и соответствующих фазовым переходам 1 рода в системе. Анализ результатов ДТГ экспериментов показал полное отсутствие каких-либо гетерофазных реакций в материале, включая процессы его окисления и термодеструкции при термоциклировании. Масс-спектрометрический анализ также не обнаружил десорбцию атомов или молекул водорода, углерода, азота, кислорода, воды и углекислого газа из материала в температурном интервале локализации ДСК-эндотермического пика $\Delta T$ = 300–400°C. Таким образом, можно полагать, что наблюдаемые энергетические пики обусловлены субструктурными фазовыми переходами в материале порошковых частиц при их нагреве и охлаждении. Определены микроструктурные и энергетические характеристики этих переходов. Показано, что материал порошковых частиц содержит два вида микрофаз. Один из них — это микрофаза, состоящая из образований коллоидных размеров, когерентно входящих в ГПУ-решётку титана и содержащих атомы внедрения в виде твёрдого раствора в его $\alpha$-фазе. Другой вид микрофаз — это инородные включения состава Ti$_x$A$_y$ и Ti$_x$B$_y$C$_z$, также содержащие атомы внедрения {А; B; С} = {H; C; N; O} и имеющие кристаллическую решётку, отличную от ГПУ-решётки $\alpha$-титана. В микрофазах обоих видов благодаря отклонениям состава этих микрофаз от стехиометрического могут происходить структурные фазовые переходы типа порядок–беспорядок. В рамках приближения среднего поля получена оценка изменений параметров порядка в этих фазах при соответствующих фазовых переходах. Определённые в этом же приближении энергетические характеристики взаимодействия внедрённых атомов между собой близки к их значениям, известным из литературных данных.