Методом порошковой рентгеновской дифракции детально изучены изменения кристаллической структуры интеркалированного соединения Ni0.5TiSe2 в интервале температур от 93 до 700 K. Показано, что при нагревании до температуры около 400 K это соединение претерпевает фазовый переход от моноклинной структуры, описываемой пространственной группой I12/m1, к тригональной структуре (P3m1), что связано с разупорядочением в подсистеме интеркалированных атомов Ni. В области перехода порядок-беспорядок выявлен эффект переохлаждения с образованием метастабильного состояния, характерный для фазовых переходов первого рода типа плавления и кристаллизации, а также обнаружено аномальное поведение электрического сопротивления. Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (грант N 13-02-00364).