二氧化钛（TiO₂）因其独特的物理和化学性质,在光催化、功能陶瓷、气敏传感器、电子器件等领域有着广阔的应用前景。显然,TiO₂块体材料的力学性能是这些器件能够正常工作的基础,因此人们希望能够在工业合成条件下获得更致密,机械性能更好的TiO₂块材。目前TiO₂纳米陶瓷常规的制备方法是,直接采用TiO₂纳米粉体作为前驱物,通过热压烧结、放电等离子烧结等方法制备纳米陶瓷。但由于纳米粉体的比表面积高,使其极易吸附杂质并团聚,通过直接烧结TiO₂纳米粉体得到的纳米陶瓷气孔偏多致密度差、显微结构不均匀,晶粒明显长大导致机械性能变差,因此亟待研发新的制备方法去解决这些问题。最近,纳米孪晶立方氮化硼/金刚石的成功合成表明,采用合适的前驱物并通过高温高压相变烧结的方法可以得到更精细的纳米微观组织,从而可以提高材料的综合性能。本文使用亚微米的锐钛矿型TiO₂为原料,通过高温高压方法,在较低的烧结温温下获得了高硬度、高致密度且晶粒尺寸细小的二氧化钛复相纳米陶瓷,并研究了烧结温度和保温时间与氧化钛纳米陶瓷的显微结构和性能的关系。与传统的烧结方法相比,高温高压会导致锐钛矿相的转变,提高了铌铁矿相成核率,并且减缓原子的长程扩散从而抑制晶粒长大。使用高压烧结方法获得了晶粒尺寸在30 nm以内的二氧化钛复相纳米陶瓷,其晶粒尺寸远低于初始原料尺寸。并且高压力的作用可以使陶瓷具有更高的致密度,从而提高样品的硬度。6 GPa压力下,当烧结温度为450℃时,样品的最高硬度为13.5±0.3 GPa,此时样品的断裂韧性值为2.4 MPa·m^0.5,致密度为97.28%。进一步的研究发现,在相同的高温高压条件下（6GPa,450℃）,当保温时间在60 min以内时效果最为显著,保温时间大于60 min对致密化的促进作用减弱。保温时间为120 min时,样品具有最高致密度为97.56%,且抗压强度最高为750MPa。随着保温时间延长,样品的硬度先增加后下降,断裂韧性先降低后趋于平缓。