目前,我国已经跻身于立方氮化硼(cBN)生产大国的行列。然而,与国际先进水平相比,我国的cBN合成技术水平尚处于较低水平,有待进一步完善和提高,优质cBN大单晶不能实现批量生产,且合成出的cBN单晶产量较低、品级较差、透明度较低、强度有限,不能满足工业发展的需要。主要困难和原因在于低水平的合成腔体组装结构、触媒体系以及cBN合成工艺。其中,触媒和工艺因素是cBN单晶合成的关注焦点。为了增强我国cBN在国际市场上的竞争力,必须要对合成cBN的触媒和原料有充分的认识和了解,对cBN单晶的合成工艺进行系统的研究,并在此基础上提高和完善优质cBN单晶。本文采用静态高温高压法,分别以Li3N、Ca3N、Mg3N2为触媒,选用hBN为原料,合成了cBN单晶。在合成实验中,调整了hBN与触媒的比例,优化了合成工艺参数(合成温度、合成压力、暂停压力、暂停时间、合成时间),得到了cBN单晶的最佳合成条件,获得了大颗粒、高品质的cBN单晶。为探索高温高压下cBN单晶的合成和生长机制提供有力条件,同时为更好地指导生产实践奠定了实验基础。本文主要得出了以下结果：(1)采用Li3N做为触媒,以高纯度hBN为原料,在高温高压下合成了cBN单晶。研究了Li3N触媒加入量、Li3N粒度和合成工艺因素对cBN单晶合成效果的影响。测量了cBN单晶的产量和转化率、粒度和粒度分布以及静压强度等性能,并观测了合成后cBN单晶的表面形貌。最终得出,当Li3N触媒加入量为10%,cBN单晶的合成效果较好；其最佳合成工艺条件为：合成温度1470℃、合成压力4.90GPa、暂停压力4.05GPa、暂停时间100-120s、合成时间10min。(2)采用Ca3N2做为触媒,以高纯度hBN为原料,在高温高压下合成了cBN单晶。研究了Ca3N2-hBN体系中合成工艺因素对cBN单晶合成效果的影响。测量了cBN单晶的产量和转化率、粒度和粒度分布等性能,并观测了合成后cBN单晶的表面形貌。最终得出,在Ca3N2-hBN体系中,当Ca3N2加入量为10%、合成时间为10min时,其最佳工艺条件为：合成温度1460℃、合成压力4.80GPa、暂停压力3.75GPa、暂停时间为80-120s。(3)采用Mg3N2做为触媒,以高纯度hBN为原料,在高温高压下合成了cBN单晶。研究了Mg3N2-hBN体系中合成工艺因素对cBN单晶合成效果的影响。测量了cBN单晶的产量和转化率、粒度和粒度分布等性能,并观测了合成后cBN单晶的表面形貌。最终得出,当Mg3N2加入量为10%、合成时间为10min时,其最佳工艺为：合成温度1400℃、合成压力4.75GPa、暂停压力3.65GPa、暂停时间80-120s。(4)在最佳工艺条件下,采用Li3N触媒合成出的cBN单晶产量和转化率高,单晶粒度大,晶体为琥珀色、透明度高,晶体生长完善、晶形规则,晶面致密光滑,杂质含量低、生长缺陷少,因而特别适合用于工业大规模生产高品级的优质cBN大单晶。采用Ca3N2触媒合成出的cBN单晶,产量和转化率略低,粒度较小,晶体为浅黄色,生长较为完善,晶形规则,晶面光滑平整,杂质含量较低,表面缺陷较少；同时Ca3N2触媒价格便宜,降低了cBN单晶的生产成本,适合用于工业大规模生产高品级的优质cBN小单晶。采用Mg3N2触媒合成出的cBN单晶,产量和转化率低,粒度小,晶体为不透明的黑色,晶体生长不完善,晶形不完整,表面粗糙,晶面疏松,存在表面台阶、孔洞、生长花纹、断角等生长缺陷。但由于Mg3N2触媒价格低廉,可大大降低cBN单晶的生产成本,适合用于工业大规模生产较低品级的cBN单晶和微粉。