在第五代(5G)通信技术的发展中,微波介质材料发挥着不可替代的作用,已被广泛应用于全球定位系统(GPS)、谐振器、天线、滤波器、电容器等。钛酸镁(Mg TiO₃)作为一种低介电常数(ε_r)的微波介质陶瓷材料,因其品质因数(Q×f)高而受到研究人员的重视。Mg TiO₃的谐振频率温度系数(τ_f)为负值(-50 ppm/^oC),通常通过与Ca TiO₃(800 ppm/^oC)复合来调控,但由于固相法烧结温度高(1450 ^oC),限制了其实际应用。本课题针对上述问题,采用纳米粉体为原料以期降低烧结温度,并通过Sr和Ce离子掺杂来获得优异微波介电性能的Mg TiO₃-Ca TiO₃(MT-CT)基陶瓷。本论文采用化学沉淀法制备纳米陶瓷粉体,研究了烧结温度和离子掺杂对MT-CT基复合陶瓷的物相组成、微观结构、致密度及其微波介电性能的影响。主要研究内容和结果如下:(1)采用化学沉淀法合成的50 nm陶瓷粉体,制备了Sr掺杂MT-CT复合陶瓷((1-x)Mg TiO₃-x(Ca_0.8Sr_0.2)TiO₃(MT-CST,0.04oC。MT-CST陶瓷主要由钛铁矿Mg TiO₃相和少量钙钛矿(Ca_0.8Sr_0.2)TiO₃相组成。所有MT-CST样品均存在氧空位相关的介电弛豫现象,导致微波介质损耗。MT-CST陶瓷的Q×f值受相组成和氧空位缺陷的影响。Sr掺杂CST有效调节了MT-CT陶瓷的微波介电性能,当x=0.06时,0.94MT-0.06CST陶瓷具有良好的微波介电性能:ε_r=20.6,Q×f=54000 GHz,τ_f=0.22 ppm/^oC。(2)选用Ce掺杂0.94MT-0.06CST陶瓷以期进一步提高陶瓷的Q×f。采用化学沉淀法合成的50 nm陶瓷粉体,在1175 ^oC下烧结制备了Ce掺杂0.94MT-0.06CST陶瓷(0.94Mg_(1-3x/2)Ce_xTiO₃-0.06(Ca_0.8Sr_0.2)TiO₃(MCe_xT-CST,0xT-CST陶瓷中主晶相钛铁矿(Mg,Ce)TiO₃和少量钙钛矿相(Ca_0.8Sr_0.2)TiO₃共存,并出现第二相Mg Ti₂O₅。高价Ce³⁺在MCe_xT-CST中掺杂能有效抑制氧空位缺陷的形成。Q×f的行为受第二相和氧空位的影响,Ce掺杂引起的氧空位补偿能显著增强Q×f。x=0.005的MCe_xT-CST样品具有良好的微波介电性能:ε_r=21.5,Q×f=67000 GHz,τ_f=-0.74ppm/^oC,说明Ce³⁺的掺杂有效地提高了MT-CST陶瓷的Q×f。