自Robert博士于1939年提出将介质材料应用于微波通信技术以来,微波介质陶瓷材料在近80年的历史中得到了突飞猛进的发展。近10年来,我国研究者在该领域30多个世界主流期刊上发表的论文数量已超过美国、日本和德国等传统强国,涌现出了一批高质量的研究成果。在微波通信技术对微波介质陶瓷材料所提要求的不断更迭中,我国研究者主要在以下方向进行了广泛研究:（1）拓展介电常数ε_r,以满足各种类型和尺寸的微波元器件的设计需求;（2）降低介质损耗,以增强其选频特性;（3）使谐振频率温度系数τ_f趋近于零,以提高材料的温度稳定性。本论文在符合以上方向的基础上,基于对已有铌酸盐微波介质陶瓷材料结构与性能研究的关注和分析总结,主要围绕新材料的开发展开工作。最终成功制备出了一系列性能优良的新型铌酸盐微波介质陶瓷材料。主要工作内容如下:（1）新型铌酸盐微波介质陶瓷材料CaO-2CuO-Nb₂O₅（CCN）的研究。前期文献调研发现,在前人对ZnNb₂O₆陶瓷进行微量掺杂的研究中,CuO的引入有效降低了其烧结温度,并导致了低温中间相Zn（Cu）₂NbO₈的产生。本论文以此中间相M²⁺（Cu）₂NbO₈为灵感原型,试图研制出一种成本较低且烧结温度满足LTCC技术要求的铌酸盐陶瓷材料:Ca（Cu）₂NbO₈（CCN）,于是采用固态反应合成法制备了CCN陶瓷,并对其物相组分、微观形貌和微波介电性能进行了首次调研。在870℃下烧结的CCN陶瓷具有优良的微波介电性能:ε_r=15.7,Q×f=28,700 GHz,τ_f=-38.4 ppm/℃。通过将CCN与TiO₂进行复合,成功使复合陶瓷的τ_f趋近于零。在920℃下烧结的0.91CCN-0.09TiO₂陶瓷具有优异的微波介电性能:ε_r=16.9,Q×f=21,500 GHz,τ_f=-1.6 ppm/℃;（2）新型低损耗铌酸盐微波介质陶瓷材料GaNbO₄的研究。前期文献调研发现,无论是在RE³⁺NbO₄、M²⁺Nb₂O₆、(M²⁺)₃Nb₂O₈、(M¹⁺)₃NbO₄和M²⁺M⁴⁺Nb₂O₈等铌酸盐陶瓷材料中,还是在ZnGaO₄和MgGaO₄等镓基陶瓷材料中,GaNbO₄都没有被涉及和报道过。这可能由于Ga³⁺既不属于镧系稀土RE³⁺,又不属于Al³⁺和Fe³⁺等常见的普通三价金属M³⁺,从而导致GaNbO₄陶瓷被遗漏或遗忘。本论文采用固态反应合成法,首次制备了GaNbO₄陶瓷,并对其烧结温度、体密度、相对密度、物相组分、各物相含量、原子堆积密度、晶体结构、晶胞参数、微观形貌和微波介电性能进行了系统调研。XRD结果显示GaNbO₄陶瓷复合了两种同质异构的GaNbO₄相:α-GaNbO₄（单斜,空间群P2/c（13）,Z=2）和β-GaNbO₄（单斜,空间群C2（5）,Z=4）。随着烧结温度的变化,α-GaNbO₄和β-GaNbO₄的相含量会规律的变化。SEM观察结果也显示GaNbO₄陶瓷具有形状和尺寸均明显不同的两种晶粒。在1060℃下烧结的GaNbO₄陶瓷具有优异的低损耗微波介电性能:ε_r=15.8,Q×f=101,000 GHz,τ_f=-63.4 ppm/℃;（3）新型温度稳定型低温低损耗铌酸盐微波介质陶瓷材料Li₉Zr₃NbO₁₃的研究。在Li₃AlB₂O₆、Li₂WO₄和Li₂ZrO₃等锂基陶瓷中,Li₂ZrO₃具有优良的微波介电性能:ε_r=14.1,Q×f=17,640 GHz,较大正数的τ_f=+39.3 ppm/℃。在铌酸盐陶瓷中,与Li₂ZrO₃介电常数相近的Li₃NbO₄具有较低的烧结温度和优异的微波介电性能:ε_r=15.8,Q×f=55,000 GHz,较大负数的τ_f=-49 ppm/℃。因此推断,在Li₂O–ZrO₂–Nb₂O₅体系中,介于Li₂ZrO₃和Li₃NbO₄之间,应该存在一种低烧、低损耗且τ_f趋近于零的微波介质陶瓷材料。带着寻找这种陶瓷的目的,本论文首次制备了（1-x）Li₃NbO₄-xLi₂ZrO₃（0≤x≤1）复合陶瓷材料,并对其制备工艺、体密度、相对密度、原子堆积密度、物相组分、各物相的相含量、晶体结构、晶胞参数、微观形貌和微波介电性能进行了系统调研。该体系陶瓷对烧结温度具有很高的选择性和灵敏性。当x≥0.45时,（1-x）Li₃NbO₄-xLi₂ZrO₃均形成为Li₂ZrO₃型固溶体纯相陶瓷材料。固溶体的表达式为:Li_2+yZr_1-4yNb_3yO₃（0<y?0.16）。固溶机制为:4Zr⁴⁺?Li¹⁺+3Nb⁵⁺。当x=0.75时,接近理想性能的微波介质陶瓷材料Li₉Zr₃NbO₁₃被成功找到。Li₉Zr₃NbO₁₃具有单斜结构,属于空间群C2/c（15）,Z=4。在900℃下烧结的Li₉Zr₃NbO₁₃陶瓷,具有优异的微波介电性能:ε_r=21.3,Q×f=43,600 GHz,τ_f=7.3 ppm/℃;（4）新型铌酸盐微波介质陶瓷体系REZrNbO₆的初探。前期文献调研发现,在对一个已有铌酸盐陶瓷体系RETiNbO₆的广泛研究中,几乎全是关于RE³⁺和Nb⁵⁺的各种离子取代,而REZrNbO₆却从未被涉及和报道过。REZrNbO₆在广泛的资料和数据库中,其物相组分、晶体结构、微观形貌和微波介电性能均呈空白信息。本论文采用固态反应合成法,首次制备了REZrNbO₆陶瓷体系,并对其烧结温度、体密度、相对密度、物相组成、各物相含量、晶体结构、晶胞参数、微观形貌和微波介电性能进行了系统调研。结果显示,Hume-Rothery固溶体形成定律在REZrNbO₆陶瓷体系中得以被生动体现和验证。根据RE³⁺半径的大小,REZrNbO₆陶瓷体系可以被划分为两个区域:区域一,≥;区域二,<。区域一内的REZrNbO₆（RE=La,Nd,Sm,Gd）形成为RENbO₄和ZrO₂的两相复合陶瓷。区域二内的REZrNbO₆（RE=Dy,Ho）则形成为RENbO₄型固溶体纯相陶瓷。固溶机制为:RE³⁺+Nb⁵⁺?2Zr⁴⁺。一种全新的温度稳定型低损耗铌酸盐微波介质陶瓷材料GdZrNbO₆在区域一中被找到,其具有优异的微波介电性能:ε_r=20.8,Q×f=50,200 GHz,τ_f=-2.2 ppm/℃。而区域二中的DyZrNbO₆和HoZrNbO₆也呈现出优异的低损耗微波介电性能。DyZrNbO₆:ε_r=25.3,Q×f=56,100 GHz,τ_f=-11.3 ppm/℃。HoZrNbO₆:ε_r=25.4,Q×f=62,300 GHz,τ_f=-24.5 ppm/℃。