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TiN等过渡金属碳化物与氮化物由于其优异的物化性质与力学性能在工程技术领域得到了广泛的应用。本文通过机械合金化（MA）合成了高浓度N空位缺陷结构的非化学计量比TiN1-x(0.3<1-x<0.5)纳米晶超细粉体。研究了TiN1-x与AlN界面区域的扩散反应,和TiN1-x与过渡金属碳化物（VC,NbC,Mo2C,和TaC）的固溶反应,以及由此带来的材料结构与力学性能变化。TiN1-x与多种过渡金属碳化物、氮化物复合制备了适用于高速与高温条件下的聚晶立方氮化硼（PcBN）干切削刀具材料。采用放电等离子体烧结（SPS）方法和超高压高温烧结（HPHT）方法实现了TiN1-x粉体的致密化烧结。N空位缺陷引起TiN1-x晶体结构中强共价键性降低,烧结过程中粉体表面能与应力能的释放,成分微观不均匀性与N空位相互作用,以及MA造成的晶体缺陷等,多种机制共同作用导致了TiN1-x粉体烧结活性提高。高浓度N空位缺陷结构导致TiN0.3与AlN界面区域反应的发生并形成复杂的界面结构。界面反应区域包含连续层状化学计量比TiN单相区和新生成的AlN晶粒弥散分布于TiN1-x基体中的多相区,新生成的AlN通过晶内型结构与TiN1-x形成共格界面。N空位形成的浓度差使AlN在高温作用下分解并释放自由N原子和Al原子,N原子扩散进入TiN0.3并占据N空位生成TiN与TiN1-x,Al原子扩散穿过TiN在TiN1-x内生成AlN。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,高温条件下TiN1-x在高浓度N空位缺陷状态与AlN发生反应并在低浓度N空位缺陷状态反应系统保持平衡。界面区域反应导致TiN0.3/AlN复合材料微观结构与力学性能巨大变化,新生成AlN的第二相颗粒增韧效果,复杂界面结构,晶内型结构,和共格界面结构对裂纹扩展造成阻碍,多种原因提高了TiN0.3/AlN复合材料的力学性能。TiN0.3与强共价键过渡金属碳化物在高浓度N空位缺陷结构与温度的作用下,发生类似于TiN0.3与AlN界面区域的元素扩散。TiN0.3与VC,Mo2C,TaC,和NbC混合烧结产生不同程度固溶,分别形成均一面心立方（fcc）结构的（Ti,V）（C,N）,（Ti,Mo）（C,N）,（Ti,Ta）（C,N）,和（Ti,Nb）（C,N）。多元过渡金属碳氮化物的力学性能普遍高于任意单一组分的化合物。共价键晶体结构中多种原子的尺度效应形成了高密度的晶格畸变和复杂的应力场,解理面的复杂化及复杂应力场与裂纹尖端应力交互作用分散了应力集中并对裂纹的扩展造成了阻碍,使材料的力学性能得到提高。TiN1-x与多种强共价键金属碳化物与氮化物复合材料做结合相,烧结后获得了无低熔点或低硬度相且致密的PcBN烧结体,Pc BN具有高硬度,高强度,优异的耐高温性和耐磨损性,制备了适用于高速与高温条件下的PcBN干切削刀具材料,能对淬火钢等难加工材料进行高速,高精度,和高效切削。