碳化硼以其高硬度、低密度、高弹性模量等优良的综合性能，广泛地用于装甲材料、耐磨和自润滑材料，切割研磨工具材料和屏蔽材料等领域。B₄C作为陶瓷中最轻的硬质材料，是非常理想的装甲材料，特别是在飞机、坦克、舰船、车辆上关键部位的装甲。但是传统的B₄C装甲陶瓷，其韧性较差难以满足工程需求，因此关于开展B₄C陶瓷的强韧化研究有着重大的意义。本文基于仿生材料的结构，设计了异质模量B₄C层状结构复合材料，以B₄C为硬质相，BN及掺杂BN为软质相的异质模量层状陶瓷体系。采用流延-叠层-热压烧结的方法制备了同质模量B₄C叠层陶瓷材料，异质模量B₄C/BN系层状结构复合材料。研究了B₄C硬质相流延成型工艺和BN软质相涂层工艺，分析了B₄C流延浆料对B₄C生坯性能的影响，确定了B₄C合理的浆料组分和流延工艺条件。分析了不同叠层方式与B₄C层状陶瓷结构和力学性能的关系，探讨了同质模量B₄C叠层陶瓷，异质模量B₄C/BN系层状结构复合材料的室温力学破坏过程中裂纹扩展路径，开裂方式，载荷位移关系等，提出了材料的增韧机制。基于异质模量B₄C/BN层状结构，通过定义结构单元节点约束失效的方法对B₄C材料、预制裂纹三层B₄C/BN层状材料和异质模量B₄C/BN层状复合材料的断裂行为进行有限元计算模拟。研究结果表明：采用流延-叠层-热压烧结的成型方法制备了同质模量B₄C叠层陶瓷材料，垂直层面方向没有分层现象，均匀且致密，相对密度为96.0%，抗弯强度达到585MPa，断裂韧性为4.8MPa·m^1/2，其性能高于同种原料传统粉末冶金方法制备的B₄C陶瓷材料。异质模量B₄C/BN层状结构复合材料中，硬软质层层厚比为5.7时，抗弯强度为468MPa，断裂韧性达到5.5MPa·m^1/2，断裂功为2398J/m2。软质层BN中加入B₄C和Al2O3都能提高B₄C/BN层状结构复合材料的韧性。当软质层BN中掺入质量分数为10%的B₄C时，抗弯强度达到420MPa，断裂韧性达到6.5MPa·m^1/2，断裂功为3248J/m2（接近于同质模量B₄C陶瓷材料断裂功的3倍）。当软质层BN中掺入质量分数为10%的Al2O3时，其抗弯强度达到471MPa，断裂韧性达到7.3MPa·m^1/2，断裂功为3071J/m2。对异质模量B₄C/BN层状结构复合材料微观断裂的分析表明其增韧机制在于裂纹在软质相中的偏转和分叉，基体片层间的桥连和摩擦拔出，这些过程均消耗了大量的断裂能，从而提高了材料的韧性和裂纹损伤容限的能力。对同质模量B₄C材料、三层B₄C/BN层状材料和异质模量B₄C/BN层状复合材料裂纹扩展过程进行了非线性有限元计算模拟，分析得到预制缝的深度越大，材料的启裂载荷越低；在异质模量B₄C/BN层状材料中，裂纹在BN层中偏转，阻滞了纵向裂纹扩展，同时增加裂纹扩展的路径，消耗更多的断裂功，起到了增韧的作用。BN层的存在使得前一B₄C层的裂纹情况对下一B₄C层影响较小，进而提高了材料的损伤容限能力。