氮化硼（boron nitride,BN）纤维因其介电性能优异、高温力学性能稳定和达3000℃的分解温度,成为新一代耐高温透波陶瓷基复合材料的最佳增强体纤维之一。然而,国内外关于BN纤维力学性能的理论和试验研究仍处于起步阶段,缺乏提高纤维力学性能的有效手段。因此,本文采用实验表征获取BN纤维的微观结构,并在此基础上建立不同尺度的BN纤维分子动力学和有限元数值模型,系统研究纤维微观结构与力学性能之间的关系,从而为高性能BN纤维的制备提供指导和建议。本文的主要内容如下:1)实验研究表明,BN纤维是由六方氮化硼（hexagonal boron nitride,h-BN）、非晶氮化硼（amorphous boron nitride,a-BN）和乱层氮化硼（turbostratic boron nitride,t-BN）组成的多相BN材料,在微观结构上呈现为随机分布与取向的h-BN晶粒嵌入到a-BN或t-BN中。同时,观察到平行构型和垂直构型两种典型的微观结构,其中h-BN晶体的（002）晶面分别平行和垂直于BN纤维轴。2)采用分子动力学研究了h-BN和a-BN的微观结构与力学性能。对于单层h-BN,其面内杨氏模量和断裂强度分别是920 GPa和125 GPa左右,除了温度以外其他的因素（如纳米压头加载速率等）对单层h-BN力学性能影响较小。纳米压痕模拟的断裂过程表明,h-BN的厚度决定其破坏形式,并且各层的破坏过程是以纳米压头下的点缺陷为起点,随后多个点缺陷合并形成孔缺陷,最后孔缺陷的扩大导致h-BN的完全失效。对于a-BN,本文采用分子动力学数值模拟方法建立了以B3N3六边形环为主、具有不同密度和微观结构的a-BN,并通过数值表征方法分析了a-BN原子模型的微观结构。结果表明:低密度a-BN具有相互连通的微孔,而高密度a-BN则具有离散分布的微孔。相比面内力学性能优异的h-BN,a-BN力学性能较差,杨氏模量和断裂强度分别约为100 GPa和40 GPa。3)基于BN纤维的微观结构,本文采用分子动力学方法建立了BN纤维的两相分子动力学模型,对应实验观察到的平行与垂直构型;沿纤维轴进行拉伸模拟,研究微观结构对其力学性能的影响。该数值模拟研究在纤维微观结构与力学性能之间建立直接联系,区别于实验表征与观察所建立的两者间关系。研究结果表明,h-BN晶粒取向、结晶度和晶粒尺寸对BN纤维的影响依次降低,晶粒取向决定BN纤维力学性能的水平,结晶度则是在晶粒取向的基础上提高或降低BN纤维的力学性能,晶粒尺寸的影响则是三者中最小的。4)不考虑BN纤维中其他形态的BN相,采用代表体积单元（Representative Volume Elements,RVE）方法建立了由h-BN晶粒构成的三类BN纤维RVE模型,分别是晶粒生长（Grain growth,GG）模型、条状晶粒（Banded grain,BG）模型和均匀晶粒（Uniform grain,UG）模型,各类RVE模型具有不同几何形状的亚微米尺寸晶粒。研究结果表明,与纳米尺寸的BN纤维原子模型研究结果相同,晶粒取向对BN纤维的力学性能起着决定性的作用,取向度提高所带来的的力学性能提升远高于晶粒形状和尺寸。另外,应力分析发现在较大晶粒的晶界上出现了明显的应力集中现象,这表明晶粒尺寸分布范围对应力分布具有较为明显的影响。基于上述研究,对于高性能BN纤维的制备,最关键的问题是提高h-BN晶粒沿纤维轴取向度,而结晶度的增加能否提升纤维的力学性能则是由晶粒的取向所决定。另外,控制h-BN晶粒的形状和尺寸以避免产生大尺寸的晶粒,也能够改善纤维的力学性能。