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为提高炭/炭(C/C)复合材料的耐烧蚀性能,满足新一代固体火箭发动机对喷管材料的要求,本文采用化学气相沉积法(CVD)在C/C复合材料表面制备了抗烧蚀性能优异的HfC涂层、HfC多层复合涂层和Hf(Ta)C复相涂层。针对气态输送HfCl4计量难以精确控制的技术难点,设计和开发了一种新型送粉装置,实现了HfCl4粉末在低压条件下的精确输送,为CVD-HfC涂层的微观结构控制提供了技术保障。系统研究了沉积工艺参数对HfC涂层显微组织结构的影响,探索了CVD-HfC涂层结构形态形成的基本规律,实现了CVD-HfC涂层组织结构的可控形成,获得了三种具有典型结构特征的HfC涂层：具有等轴晶结构的HfC1型涂层、具有针状晶组织结构的HfC T型涂层和具有柱状晶组织结构的HfC2型涂层。以HfC涂层的沉积速率和沉积均匀性为研究对象,建立了涂层沉积过程控制因素与涂层沉积均匀性的关联性。沉积温度、C/Hf比和氢气浓度的增加均可加快涂层的沉积；在损耗效应和边界层阻碍效应的共同作用下,涂层沉积速率随沉积区间的下降逐渐降低。沉积过程受表面反应控制时,HfC涂层的沉积均匀性较好；沉积过程受扩散控制时,HfC涂层的沉积均匀性稍差。采用纳米压痕硬度仪研究了HfC涂层的力学性能,建立了涂层微观组织结构与力学性能的对应关系,探讨了微观组织结构对涂层力学性能的影响机制。孔隙导致涂层负载能力降低是HfC1型涂层力学性能较低的原因；HfC2型和HfC T型涂层较高的力学性能主要得益于致密的结构和紧密的组织排列。利用氧乙炔焰研究了HfC涂层的抗烧蚀性能,分析了涂层微观组织结构在烧蚀过程中的演变规律,探讨了HfC涂层的烧蚀过程及烧蚀控制机制,提出了HfC涂层的超高温烧蚀机理。单一结构HfC涂层中,HfC1型涂层的烧蚀稳定性最好,质量烧蚀率为-0.05mg·cm-2·s-1; HfC T型和HfC2型涂层出现了开裂和部分脱落；具有多层复合结构的HfC涂层烧蚀性能优异。HfC涂层通过隔离、消耗氧化气氛实现对C/C基体的烧蚀防护,涂层的烧蚀速率主要取决于HfC的氧化控制机制。多孔HfO2、HfCxOy和Hf02熔体的生成可使HfC氧化控制机制发生变化,随着烧蚀的进行,HfC涂层的烧蚀率逐步降低。采用化学气相共沉积法制备了Hf(Ta)C和Hf(Zr)C复相涂层,研究了复相涂层的相组成、微观结构和烧蚀性能。Hf(Ta)C复相涂层由HfC和HfTaC2组成,具有等轴晶结构特征。HfTaC2的形成有利于涂层在烧蚀过程中形成致密的氧化物层,涂层烧蚀过程中形成的高温稳定Hf6Ta2017相可提高氧化产物的抗热震性能。Hf(Zr)C复相涂层由HfC和ZrC组成,随着CH4过饱和度的降低,涂层组织结构逐渐致密,具有等轴晶结构的Hf(Zr)C复相涂层抗热震性能较好。综上所述,利用CVD法在C/C复合材料表面制备了抗烧蚀性能优异的HfC涂层、HfC多层复合结构涂层和Hf(Ta)C复相涂层,为高性能C/C喷管材料的烧蚀防护研究奠定了基础。