近年来,随着移动通信的迅猛发展和5G时代的来临,人们对微波器件的小型化提出了更高的要求,迫切需要开发出更多具有低损耗(Q×f>5000 GHz)、中高介电常数(εr>20)和近零谐振频率温度系数(τf≈0 ppm/℃)的微波介质陶瓷材料。本论文围绕钽酸盐系列陶瓷,利用传统固相反应法,开发了两种性能良好的新型钽酸盐微波介质陶瓷,并通过两相复合和离子取代的方法对其微波介电性能进行改性研究,获得了一些有价值的结果:(一)采用传统固相反应法制备了 MgTiTa2O8陶瓷并研究了其微波介电性能。该陶瓷可以在1150 ℃~1300℃温度区间内烧结致密,且在1225℃取得了最大致密度(~95%)。XRD图谱和相应的Rietveld结构精修分析表明MgTiTa2O8陶瓷为金红石相超结构,空间群为P42/mnm(No.136)。MgTiTa2O8陶瓷在1225℃时取得了最佳的微波介电性能:介电常数εr~41.6,品质因数Q×f~30000GHz,谐振频率温度系数rf~+104 ppm/℃。(二)采用固相反应法制备了xMgTiTa2O8-(1-x)MgMoO4(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3)复相陶瓷,取得了 τf近零的优异微波介电性能。研究了不同MgMoO4掺杂含量对复相陶瓷相组成、烧结行为和微波介电性能的影响。在950℃~1100℃温度区间内,该复相陶瓷都只含有两相:金红石超结构相MgTiTa2O8和单斜相MgMoO4,且最佳烧结温度随着MgMoO4含量的增加而向低温移动。0.25MgTiTa2O8-0.75MgMoO4陶瓷在1100℃烧结时获得了最佳微波介电性能:εr~10.8,Q×f~30000 GHz,rj~-5.7ppm/℃。(三)采用传统固相反应法制备 Mg(Ti1-xZrx)Ta2O8(x=0,0.05,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0)陶瓷。研究了相组成、烧结行为和微波介电性能与Zr4+离子含量的关系。Mg(Ti1-xZrx)Ta2O8(x=0~1)陶瓷体系的相结构分为三个区域:当x≤0.3时,陶瓷样品形成金红石超结构相固溶体(MgTiTa2O8相);当x=0.5时,陶瓷样品为单斜钨锰铁矿相与金红石超结构两相共存,含量比约为95:5;当x≥ 0.7时,陶瓷样品形成单斜钨锰铁矿相固溶体(MgZrTa208相)。随着Zr4+离子含量的增加,Mg(Ti1-xZrx)Ta2O8(x=0~1)陶瓷的最佳烧结温度也在增加,介电常数εr从41变为18,谐振频率温度系数τf从+98.6 ppm/℃变为-24.3ppm/℃。其中,两相共存区域(x=0.5)和单斜MgZrTa2O8相固溶区域(x≥0.7)都能够将τf调节至零。在两相共存区域,即Zr4+离子取代量达到0.5时,Mg(Ti0.5Zr0.5)Ta2O8陶瓷在1350℃获得最佳的微波介电性能:εr~24.6,Q×f~39000 GHz,τf~-28.2ppm/℃。(四)利用固相反应法制备了 MnO-TiO2-Ta2O5微波介质陶瓷,并研究了不同烧结温度对MnO-TiO2-Ta2O5陶瓷相组成、烧结行为和微波介电性能的影响。在1150℃~1350℃温度区间内,该陶瓷都是由单斜Mn1.333Ta2.66708和四方Ti0.51Ta0.49O2两相组成,且都具有较为致密的显微组织。在1250℃获得的MnO-TiO2-Ta2O5陶瓷具有优异的微波介电性能:εr~31,Q×f~21100 GHz,τf~-53 ppm/℃。MnO-TiO2-Ta2O5陶瓷的开发丰富了中介电常数范围内的微波介质材料体系。