近几年来,随着微波通信行业的快速发展,微波介质陶瓷材料的优点被人们不断探索。BaO-TiO₂系列微波介电陶瓷材料因其中等介电常数以及非常低的介电损耗而被人们高度关注。其中Ba₂Ti₉O₂₀基陶瓷具有特别优良的介电性能（ε_r⁴0;Q⁸000;τ_f^±2ppm）。到目前为止,作为一款微波介质材料,Ba₂Ti₉O₂₀基陶瓷还尚未被完全开发。本文选择Ba₂Ti₉O₂₀基陶瓷作为研究对象。陶瓷材料在固相烧结工艺进程中的相形成机理和微观结构演变过程被详细研究。同时,Ba₂Ti₉O₂₀陶瓷的致密化程度、微观形貌和晶体结构与陶瓷微波介电性能的联系被进一步探讨。本文首先研究了Ba₂Ti₉O₂₀陶瓷的相形成机理和微观结构演变过程。Ba₂Ti₉O₂₀单相陶瓷的原料是市面上价格低廉的TiO₂和BaCO₃,其制备工艺是反应烧结工艺,烧结制度是1150^oC的烧结温度下保温10小时。本研究工作从扩散的角度计算出Ba₂Ti₉O₂₀相形成所需的反应活化能约为386.17kJ/mol。结合扫描电镜和能谱仪分析,本研究还揭示了Ba₂Ti₉O₂₀晶粒上的孔隙结构可能是由于氧元素的缺失引起的。除此之外,我们还发现由于钡元素在Ba₂Ti₉O₂₀晶粒表面的局部不均匀分布引起了钛的富集,导致了陶瓷表面的粗糙现象。从致密化情况、晶体结构以及微观形貌的角度研究了掺杂剂MgO、Sm₂O₃和ZnNb₂O₆对Ba₂Ti₉O₂₀基陶瓷的微波介电性能的影响。研究发现,掺杂剂MgO的引入可以有效改善Ba₂Ti₉O₂₀基陶瓷的微观形貌,从而优化微波介电性。在空气气氛中,样坯经1300^oC烧结4小时制得Ba₂Ti₉O₂₀-0.1 wt%MgO陶瓷,它具有优异的微波介电性能:ε_r=40.67,Q×f=33552（6.2GHz）,τ_f=0 ppm。掺杂剂Sm₂O₃的引入既可以使Ba₂Ti₉O₂₀晶格中的A位Ba²⁺被Sm³⁺取代,还可以有效细化晶粒和增强晶粒尺寸均匀度从而改善Ba₂Ti₉O₂₀基陶瓷材料的介电性能。可于空气中经1280^oC烧结4小时制得具备优异微波介电性能的Ba_1.99Sm_3.98/3Ti₉O₂₀陶瓷样品,其微波介电性能为:ε_r=38.93,Q×f=26871（6.4GHz）,τ_f=2.06 ppm。同样的,ZnNb₂O₆也可有效地细化Ba₂Ti₉O₂₀晶粒以达到提高陶瓷样品的致密化程度和改善不均匀的微观形貌的目的,提高陶瓷材料的微波性能。另外,因晶格中B位Ti⁴⁺被半径略大的Zn²⁺,Nb⁵⁺和[Zn_1/3Nb_2/3]⁴⁺取代引起了Ba₂Ti₉O₂₀晶体中[TiO₆]八面体畸变,这也是陶瓷样品介电性能提高的因素之一。Ba₂[Zn_1/3Nb_2/3]_0.3Ti_8.7O₂₀陶瓷样品于空气中经1300^oC烧结4小时制得,其微波介电性是:ε_r=39.3,Q×f=43897（6.36GHz）,τ_f=7.08 ppm。