锆（Zr）不仅耐腐蚀，而且中子吸收截面低，常用作核燃料包壳管和极端工况下的防腐材料。目前，锆的冶炼和加工成本非常高，严重限制了其应用范围。锆涂层不仅可以大幅度减小锆的用量，还能呈现出锆本身优异的性能，被认为是拓展其应用范围的重要手段之一。理论上，化学气相沉积（CVD）可以在复杂基体上制备高质量的锆涂层，但现阶段沉积温度较高，超出大部分结构材料的热处理温度。因此，设计合适的气相前驱体，降低沉积温度是CVD制备高质量锆涂层的关键和难点。基于文献调研和热力学分析发现，ZrCl3不仅可以汽化，而且能在较低温度下发生歧化反应释放出锆原子，为解决该难点提供了可行性。基于此，本文提出了基于ZrCl3(g)歧化分解制备锆涂层的新思路。首先，系统研究了Zr(s)-ZrCl4(s)体系合成ZrCl3(s)前驱体反应行为，并探明了合成ZrCl3(s)的微观结构演变过程。其次，系统研究了ZrCl3(s)汽化行为以及ZrCl3(g)歧化反应沉积制备Zr涂层的动力学规律。最后，在钢基体上系统研究了沉积Zr涂层的界面反应行为，获得创新性成果如下：（1）发现ZrCl(s)和ZrCl2(s)的歧化反应总是优先于汽化反应，无法作为化学气相沉积的有效前驱体，而ZrCl3(s)可在低温汽化并歧化释放出Zr原子，可作为低温化学气相沉积锆涂层的有效前驱体。在此基础上，基于Zr(s)和ZrCl4(s)固相反应探明了合成ZrCl3(s)前驱体的动力学条件，发现在370–500 oC之间可以合成非晶ZrCl3(s)前驱体，ZrCl3(s)的产率会随着合成温度和原料比例N（ ）的增加而增加，且探明了该合成反应受扩散控制。最后明确了ZrCl3(s)汽化的行为，发现在450 oC时ZrCl3(s)可以高效地汽化成ZrCl3(g)。（2）探明了ZrCl3(g)歧化反应制备Zr涂层的动力学行为。实验发现，在Al2O3基体上沉积Zr涂层的最低温度约为600 oC，最优沉积温度约为970 oC，较传统CVD制备Zr涂层的最低温度（1100 oC）下降了约45.5%。同时发现沉积过程受表面化学反应控制，涂层的生长模式为岛状生长（Volmer-Weber模式）。在此基础上，首次成功地在管状样品的外表面和内表面同时制备出致密的Zr涂层。（3）揭示了基于ZrCl3(g)歧化反应在钢基体上制备Zr涂层沉积机理和界面反应行为。实验发现，钢基体中的Fe、Cr、Ni等金属元素不会与ZrCl3(g)反应，但沉积的Zr会向基体扩散。当温度低于700 oC时，可在钢基体上得到纯Zr涂层。但是，温度一旦超过700 oC，钢基体中的C原子会优先从晶界扩散到表面与ZrCl3(g)或ZrCl3(g)歧化反应释放出的Zr原子反应生成ZrC，而基体晶粒表面仍然为Zr涂层，从而形成Zr-ZrC复合涂层。因此，钢基体上Zr-ZrC复合涂层生产模式为晶界诱导反应沉积ZrC和晶间沉积的Zr的耦合生长模式，最终形成软相Zr和硬相ZrC相间的复合涂层，而非传统逐层堆积的复合涂层。这种特殊结构有望作为自润滑的超耐磨涂层，且显著提升了硬度，约是基体的2.8倍。