现代无线通信行业,微电子设备,智能系统和其他核心行业的新进展要求高灵活性,小型化,低成本和高频微波组件,这进一步提高了微波介电陶瓷的标准。具有单斜黑钨矿结构的MgZrNb₂O₈陶瓷由于具有优良的介电性能而引起了许多研究者的关注。在本文中,我们重点研究了离子取代和非化学计量比对陶瓷的表面形貌、微观结构及介电性能产生的影响。1.首先合成了致密的Mg(Zr_1-xGe_x)Nb₂O₈陶瓷。研究了微观结构与微波介电性能之间的关系。发现实验介电常数与键的极化率密切相关,并且当Ge⁴⁺的取代量发生变化时,基于P-V-L理论计算的理论ε_r与实验ε_r具有相同的趋势。Q×f和|τ_f|的增加主要归因于堆积密度和Nb位键价的增加。2.用Sb⁵⁺取代Nb⁵⁺合成Mg Zr(Nb_1-xSb_x)₂O₈陶瓷。利用Rietveld精修法观察等效取代对晶体微观结构的影响。基于P-V-L理论,通过键离性和晶格能解释了Q×f的非单调变化和ε_r单调增加的现象。另外,τ_f的下降与键能的降低密切相关。3.在固相反应的基础上,优化实验步骤,从而成功合成了具有高性能的MgZrNb_2-x(Sn_1/2W_1/2)_xO₈陶瓷。Rietveld精修和P-V-L理论被用作分析微波介电特性变化的内在因素。随着(Sn_1/2W_1/2)⁵⁺取代量的增加,高致密化MgZrNb_2-x(Sn_1/2W_1/2)_xO₈陶瓷的ε_r缓慢下降,这主要归因于低键离子性。等价复合离子的最佳取代增强了总晶格能,导致Q×f值增加。τ_f的增加与总键能的减少密切相关。4.确定了非化学计量MgZrNb_2+xO_8+2.5x陶瓷的晶体结构、表面形貌、P-V-L理论和介电性能之间的内在联系。发现微波性能随铌离子含量的变化与键离子性,晶格能和根据P-V-L理论计算的键能密切相关。