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六方氮化硼（h-BN）具有优异的综合性能以及特殊的二维结构,在众多高新技术领域具有十分广阔的应用前景。目前,h-BN材料的生长及制备工艺尚不成熟,现有的化学气相沉积（CVD）工艺温度高,腐蚀性强,工艺控制复杂,尚有很大的优化空间。本文以单组元氮化硼先驱体环硼氮烷为原料,采用化学气相沉积法,在石墨基底表面制备BN涂层,研究了沉积工艺对产物性能的影响,对CVD BN涂层的生长动力学进行了探究,分析模拟了环硼氮烷的热解反应过程和涂层的沉积机理。在此基础上,采用CVD BN界面涂层对SiCf/SiC和SiCf/SiBCN复合材料的内界面进行了优化调控,提高了复合材料的力学性能;沉积制备了PBN材料,并对其综合性能进行了研究。研究了各工艺参数对CVD BN微观形貌和组成结构的影响。在经过机械抛光或抛光后沉积PyC涂层的石墨基底表面,可以沉积得到连续致密的BN涂层结构。沉积温度影响和控制晶体颗粒尺寸、结晶性以及结晶取向,在1200～1700℃范围内,随着沉积温度的升高,CVD BN涂层表面颗粒尺寸逐渐变大,涂层由颗粒的无序堆积逐渐变为明显的层状结构,BN涂层的结晶性得到提高。同时,沉积压力对晶体颗粒尺寸、结晶取向和元素组成有重要影响作用,在50～300Pa范围内,随着沉积压力的升高,CVD BN涂层的晶体颗粒尺寸变大,涂层截面形貌由层状结构逐渐变为各向同性的颗粒堆积结构,在较低压力下会得到富B的涂层产物,通过提高沉积压力,可以减少涂层中多余的B元素。反应气环硼氮烷浓度对CVD BN产物性能的影响实际体现为沉积反应区内环硼氮烷分压对涂层生长的影响作用,与沉积压力对涂层性能的影响规律一致。在较低的环硼氮烷浓度下,N2浓度相对较高,可以得到B/N原子比接近1的产物,提高环硼氮烷浓度,B元素含量增加,反应气中加入H2可以降低产物中O元素的含量。研究了沉积温度和沉积压力对CVD BN产物微观形貌和晶体结构的联合影响机制。在沉积温度900～1900℃、沉积压力50～1000Pa范围内,可将沉积产物的形貌结构大致分为三种类型,分别为致密层状结构、致密无序结构和疏松多孔结构。在低于1100℃的温度条件下,涂层的结晶性较低,沉积压力对涂层的择优取向影响小,产物为致密无序结构的涂层;在1200～1900℃的较高温度和50～200Pa的较低压力条件下,产物结晶度高,晶核择优取向性好,产物为致密层状结构的涂层;在大于1100℃的高温和大于200Pa的压力条件下,气相成核和生长作用十分显著,产物为疏松多孔的粉末堆积结构。研究了沉积温度对BN涂层生长动力学的影响机制。在1200～1700℃温度范围内,涂层生长速率随沉积温度的提高呈现先升高后下降的趋势,在1200～1400℃,生长速率近似服从Arrhenius公式,活化能为23kJ?mol-1,涂层生长受化学动力学控制;在1400～1600℃,随沉积温度的升高,质量转移控制作用逐渐增强,生长速率的增长幅度逐渐降低,涂层的生长速率在1600℃达到最大值30.3μm?h-1,沉积温度高于1600℃时,由于气相成核和热力学控制作用,生长速率随温度的提高而下降。研究了气体流速对涂层生长动力学的影响机制。在较低的气体流速下,涂层生长速率随气体流速的增加而提高,沉积受质量转移过程控制,在更大的气体流速下,生长速率逐渐趋于平稳,不随气体流速的增加而改变,生长速率达到最大值,涂层生长机制变为表面反应过程控制,同时沉积温度越高,能够达到的最大生长速率越高,所需气体流量越大。进一步提高气体流速,由于反应气中的环硼氮烷浓度降低,涂层生长速率呈现下降趋势。研究了沉积压力对涂层生长动力学的影响机制。在50～150Pa的压力范围内,涂层生长速率近似与沉积压力的平方成正比例增加,反应过程受质量转移作用控制。当压力大于200Pa,气相成核作用变得显著,涂层生长速率随压力的升高而迅速提高,涂层逐渐由层状结构变为无序的颗粒堆积结构。研究讨论了h-BN在石墨基底表面的外延生长机制,分析了环硼氮烷气相热解生成BN的反应过程,并结合实验现象和相关理论对化学气相沉积BN的形核和生长过程进行了分析模拟,包括以下几个主要部分:环硼氮烷的传输、环硼氮烷的分解、晶核的形成和在基底表面的吸附、晶核在基底表面扩散重排、晶核的长大及连续成膜、涂层的继续生长。研究了SiC纤维表面BN涂层的制备工艺,在沉积温度1100℃、沉积压力50Pa、反应气流速1.2slm,先驱体浓度3.5vol.%的工艺条件下沉积得到厚度200～250nm的BN涂层,涂层均匀致密、层状结构明显。BN界面涂层的引入将SiCf/SiC复合材料的弯曲强度提高了167%至818±39.6MPa,断裂韧性提高了161%至23.0±2.2MPa?m1/2,将SiCf/SiBCN复合材料的弯曲强度提升了76%至438.44±21.65MPa,复合材料的断裂行为都由脆性断裂转变为韧性断裂,断口形貌出现大量的纤维拔出和界面脱粘现象,改善了纤维和基体的强界面结合状态,有效发挥了纤维的增强增韧机制。制备并研究了PBN的性能特征。PBN表面由圆球状晶体颗粒组成,截面表现为明显的波浪形层状结构,具有三维空间有序的六方晶体结构;在空气中加热至800℃以上才开始氧化,表现出良好的抗氧化性能;其热导率和介电性能具有明显的各向异性,在“a”轴方向,200℃时PBN的热导率为74.7W?m-1?K-1,在“c”轴方向的介电常数为3.90,不同方向损耗角正切值均小于1×10-3。