微波介质陶瓷材料是一种近30年来快速发展的新型电子功能陶瓷材料，它被广泛应用于300MHz³000GHz的微波频段。微波介质陶瓷具有高介电常数（ε_r）、低介电损耗（tan δ，或者高Q×f， Q=1/tanδ）和小谐振频率温度系数（τ_f），常以介质谐振器的形式出现在微波振荡器、滤波器、天线等微波器件中；其次在LTCC技术中，900℃左右低温烧成的微波介质陶瓷还可作为微波电路中的介质基板材料。近年来，微波介质陶瓷材料需求持续旺盛，研制拥有自主知识产权的新型微波介质陶瓷，已经成为战略性、前沿性和前瞻性高技术问题。本文采用固相法合成陶瓷粉体，以及传统陶瓷工艺制备陶瓷样品，面向实际应用，从材料组份对陶瓷物相组成、微观结构和微波介电性能影响出发，围绕BaTi₄O₉-BaZn₂Ti₄O₁₁和ZrTi₂O₆-ZnNb₂O₆两种Ti基微波介质陶瓷展开，得到了如下的主要研究成果：1.通过一次固相合成工艺，制备出了能够相互稳定共生且共存的（1-x）BaTi₄O_9-xBaZn₂Ti₄O₁₁复相微波介质陶瓷。当x从0.05增加到0.50，BaZn₂Ti₄O₁₁晶相的相对含量能稳定增加，陶瓷介电常数从ε_r=37.3减小到ε_r=32.8； Q×f值先从45300GHz增加到峰值60600GHz（x=0.30），然后下降到58700GHz（x=0.40）；频率温度系数从τ_f=+12ppm/℃以近似直线的趋势下降到τ_f=-3ppm/℃。最终，0.7BaTi₄O₉-0.3BaZn₂Ti₄O₁₁复相介质陶瓷在1240℃烧结3h致密，微波介电性能最优为：ε_r=34.2， Q×f=60600GHz，τ_f=-2.0ppm/℃。2.通过掺杂CuO形成液相烧结，将BaTi₄O₉-BaZn₂Ti₄O₁₁复相微波介质陶瓷烧结温度降到1150℃。此外，Cu²⁺可对Zn²⁺进行取代，使BaZn₂Ti₄O₁₁晶相的相对含量提高，而且还降低了其晶格常数，这都有益于陶瓷Q×f值的提高；而且，发现进行适量Cu²⁺离子取代可以抑制BaZn_2-xCu_xTi₄O₁₁微波介质陶瓷在空气中烧结时发生的失氧反应，使Q×f值的稳定性和重复性提高了。掺杂1.0wt%CuO的0.85BaTi₄O₉-0.15BaZn₂Ti₄O₁₁复相介质陶瓷在1150℃保温3h就能获得致密的微观结构，而且微波介电性能更加优异：ε_r=36.4， Q×f=62600GHz，τ_f=+0.2ppm/℃，综合微波介电性能优于许多公开报道的同类微波介质陶瓷，具有实际应用潜力。在10Kg扩大试验中，此微波介质陶瓷的性能优异且稳定，经相关厂家验证此新型微波介质具有商业化应用潜力。3.为了满足LTCC技术要求，通过掺杂低温烧结助剂BaCu（B₂O₅），使BaTi₄O₉-BaZn₂Ti₄O₁₁微波介质陶瓷烧结温度降低至900℃。掺杂BaCu（B₂O₅）会导致部分BaTi₄O₉相分解为Ba4Ti13O30，以及新杂相BaTi（BO3）2生成。BaCu（B₂O₅）掺杂也能形成液相烧结机制，并在900℃烧结可以获得相对致密的微观结构。掺杂11wt%BaCu（B₂O₅）并在900℃烧结2h获得的0.85BaTi₄O₉-0.15BaZn₂Ti₄O₁₁介质陶瓷有较好的微波介电性能：ε_r=30.9， Q×f=20200GHz，τ_f=+11.7ppm/℃。此微波介电性能相较于其他BaO-ZnO-TiO₂三元基低烧微波介质陶瓷具有优势，特别是Q×f值相对较高。4.纯ZrTi₂O₆-ZnNb₂O₆微波介质陶瓷在空气中烧结，会有失氧化学反应，致使其Q×f值非常低。通过掺杂变价元素Mn离子取代Ti⁴⁺，会导致原料中TiO2相被遗留下来，构成第二杂相；还能促进晶粒生长。受益于Mn离子的受主作用，掺杂0.7wt%MnCO3的样品在空气中烧结具有最大Q×f=44800GHz，高出在空气中烧结的纯样品的Q×f值15倍以上。最终，掺杂0.7wt%MnCO3的0.69ZrTi₂O₆-0.31ZnNb2O6介质陶瓷可在1270℃的空气中烧结7h致密，且具有良好的微波介电性能：ε_r=45.3， Q×f=43300GHz，τ_f=-0.5ppm/℃。5.研究了Zr(Zn_1/3Nb_2/3)_xTi_2-xO₆（0.2≤x≤0.8）固溶体微波介质陶瓷的晶相组成、微观结构和微波介电性能。复合离子(Zn_1/3Nb_2/3)⁴⁺可全部固溶进入Zr-Ti晶相，当x=0.5⁰.8时，形成纯ZrTi₂O₆固溶体单相区。在此单相区，随着x值增加，陶瓷样品的介电常数从ε_r=43.0连续下降到ε_r=39.2，τ_f值从τ_f=-10.2ppm/℃减小到τ_f=-25.5ppm/℃， Q×f值从40900GHz增加到43200GHz。 Q×f值增加是由于复合离子(Zn_1/3Nb_2/3)⁴⁺对Ti⁴⁺离子取代增强了ZrTi₂O₆晶相中的共价键作用。最后，Zr(Zn_1/3Nb_2/3)_0.6Ti_1.4O₆+0.3wt%MnCO₃陶瓷在1260℃空气中烧结6h，可获得致密的微观结构，为纯Zr(Zn_1/3Nb_2/3)_xTi_2-xO₆固溶体单晶相，而且具有好的微波介电性能：ε_r=41.7， Q×f=42100GHz，τ_f=-15.5ppm/℃。