共价键化合物复合硬质材料由于硬度大、强度高、耐高温，因此被广泛地应用在工程技术领域。本文通过材料模拟软件Material Studio中的CASTEP模块对几种典型的难熔共价键化合物 TiC 和 TiN 以及它们形成的非化学计量比化合物 TiCx和TiNx进行了模拟计算，重点介绍了利用CASTEP软件构建非化学计量比化合物TiCx和TiNx的结构过程，并对它们的能带和态密度，以及空位形成能与相形成能进行了计算。预测了 C、N 空位缺陷对非化学计量比化合物力学性能的影响。计算结果表明：随着非化学计量比中的C、N含量的降低，Ti-C和Ti-N键减少，而Ti-Ti键增加，使得TiCx和TiNx的金属性增加。由于Ti-Ti金属键能量较低，极易断裂，破坏TiC和TiN结构所需的能量减少。由此可以预测，TiCx和TiNx的硬度和烧结温度将会降低，而其韧性增加，但是硬度降低不大。　　利用机械合金化制备了TiN0.3纳米晶超细粉体，采用放电等离子体烧结（SPS）对TiN0.3与AlN进行了分层烧结，分析了TiN0.3与AlN界面区域的扩散机理并对烧结后的TiN0.3与AlN烧结体的结构与力学性进行了研究。实验结果表明：由于TiN0.3中的N空位缺陷使得TiNx中Ti-Ti金属键增加，共价键减少，在烧结过程中，TiN0.3与AlN在界面处发生了反应，并形成了化学计量比的TiN单相区和新生成的AlN颗粒弥散分布于TiNx基体中的多相区的连续层状复杂界面结构。界面区域反应与反应程度受N空位缺陷浓度与温度的控制，在高温时，TiNx在高浓度N空位的情况下与AlN发生反应，而在低浓度的N空位下系统则保持平衡状态。TiN0.3与AlN的界面反应提高了 TiN0.3/AlN 复合材料的力学性能。随后采用超高压高温工艺进行混合烧结，当加入的AlN含量分别在24 wt.%和12 wt.%时，TiN0.3/AlN复合材料的维氏硬度和断裂韧性分别达到了24 GPa和8MPa·m1/2左右。　　为了提高共价键硬质复合材料的韧性和高温抗氧化性，采用机械合金化的方法制备了三种不同成分的高熵合金并对这三种高熵合金的结构和力学性能进行研究。研究结果表明：这三种高熵合金都表现出很好的高温稳定性和良好的力学性能。利用制备的高熵合金作为硬质合金的粘结相替代Co、Ni合成新型的硬质合金材料并对合成的新型Ti（C,N）基硬质合金的微观结构、高温抗氧化性及力学性能进行研究，与传统Co、Ni作粘结剂的Ti（C,N）基硬质合金的性能进行对比，讨论高熵合金作粘结剂的Ti（C,N）基硬质合金是否提高和改善了硬质合金的韧性以及高温抗氧化性。实验结果表明：在高温烧结时，高熵合金形成熔体，填充在硬质相的晶界间，将晶粒牢牢的结合在一起，提高了硬质合金的强度。与此同时随着高熵合金含量的增加，晶粒的长大被阻止，提高了Ti（C,N）基硬质合金的硬度和韧性。　　在新型Ti（C,N）基硬质合金中添加WC、AlN来调控新型硬质合金的性能。实验结果表明，仅添加WC后，Ti（C,N）基硬质合金的硬度下降明显，而断裂韧性得到了明显的提升。仅添加AlN后，Ti（C,N）基硬质的硬度获得了极大的提高。断裂韧性值相对于仅添加WC的Ti（C,N）基硬质合金有所降低；由于AlN很难烧结，因此，需要严格控制AlN的含量；同时添加AlN和WC的Ti（C,N）基硬质合金不仅致密度增加而且孔隙的数量明显减少，随着AlN添加量的增加，其硬度逐渐上升，韧性有所下降，因此同时添加AlN和WC也应该控制AlN的加入量。对比添加不同含量AlN后的Ti（C,N）基硬质合金性能发现，当添加2 wt.%的AlN时，Ti（C,N）基硬质合金的韧性达到了最大值。