这篇题为《激光粉末床熔融制备TiN-高氮钢复合材料：微观结构与强化机制》的文章，发表在《Materials Science & Engineering A》期刊上，由南京理工大学等多个机构的研究团队合作完成。以下是对文章主要内容的概括介绍：

研究背景与目的

• 高氮钢（HNS） 具有优异的强度，但通过激光粉末床熔融（LPBF）制备时塑性较差。
• 研究旨在通过添加纳米TiN陶瓷颗粒作为第二相，改善HNS的微观结构，提升其综合力学性能，并深入分析其强化机制。

实验方法

1. 材料制备：使用声共振法将纳米TiN粉末包覆在HNS粉末表面，形成复合粉末（HNS + TiN）。包覆层厚度约751.5 nm，粉末粒径分布适合LPBF工艺（15–53 μm）。
2. LPBF工艺：使用IPG激光器，在氮气保护气氛下制备样品。工艺参数：激光功率240 W，扫描速度1000 mm/s，层厚30 μm。
3. 表征与测试：使用XRD、EBSD、SEM、TEM等分析微观结构与相组成。进行显微硬度、拉伸试验等力学性能测试。结合相场模拟（MICRESS）分析析出相对晶粒生长的钉扎效应。

主要研究结果

1. 微观结构变化：添加TiN后，样品中γ-奥氏体含量显著增加，晶粒由柱状晶转变为等轴晶，平均晶粒尺寸从2.25 μm降至0.62 μm。Mn₂TiO₄优先在晶界和晶内析出，随后TiN依附其边界析出，形成“核壳”结构。
2. 力学性能提升：硬度：从372.1 HV略微提升至373.4 HV。拉伸强度：从1198.99 MPa提升至1202.76 MPa。延伸率：从4.86% 大幅提升至16.25%，提升约3.3倍，实现了强度与塑性的良好平衡。
3. 强化机制：细晶强化：TiN和Mn₂TiO₄提供异质形核位点，细化晶粒。第二相强化：Mn₂TiO₄与TiN共同钉扎晶界，阻碍位错运动。孪晶辅助塑性：样品中形成大量退火孪晶，增强位错存储能力，提升塑性。

结论与意义

• 通过声共振包覆+LPBF工艺成功制备出高性能HNS+TiN复合材料。
• TiN的添加不仅细化晶粒、提升致密度，还通过形成Mn₂TiO₄/TiN复合析出相显著改善塑性。
• 研究为LPBF制备高性能高氮钢复合材料提供了新思路，也为多材料增材制造与强韧化设计提供了理论参考。