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众所周知“热胀冷缩”是多数材料都具有的性质,它存在于众多重要的领域,比如航天、通信、光学、机械电子等。因为由不同的材料构成的器件会因温度的升高,材料的膨胀系数不匹配会出现微裂纹、热应力,对各种器件的性能都会有影响。上世纪科学家发现了一种新型的材料即负热膨胀材料,它具有“热缩冷胀”的性质。而开发负热膨胀材料或近零膨胀的材料后,设备中器件的热膨胀系数不匹配的问题就可以得到很好的解决,可以有效地提升材料的抗热冲击性,延长其寿命。近些年来负对膨胀材料的研究体系日益完善,单纯的一种材料的的性能可能无法满足我们的需求,所以如何通过理论和实验去设计出符合我们需要的负膨胀材料是很有必要的。首先文献中报道以A2M3O12系列为原型通过等价原子替换(ABM3O12)制备出相变点在室温以下、不吸水的负热膨胀材料ZrMgMo3O12和正膨胀材料HfMgMo3O12,其平均膨胀系数分别为-3.7×10-6 K-1（297 K1013 K）和1.02×10-6 K-1（300 K1200 K）。我们以获得一种随着温度升高其膨胀系数变化极小的材料为目的设计了这一实验。从理论出发设计了化学式为ZrxHf1-xMgMo3O12（x=01）的氧化物陶瓷材料,通过对Zr4+和Hf4+的等价替换,获取膨胀系数介于ZrMgMo3O12和HfMgMo3O12之间的一种较大温区的近零膨胀材料。实验采用传统固相烧结的方法分别制备了Zr0.3Hf0.7MgMo3O12、Zr0.5Hf0.5MgMo3O12、Zr0.7Hf0.3MgMo3O12和Zr0.8Hf0.2MgMo3O12这四个比例的材料,然后对它们的膨胀性能、晶体结构、空间群、以及相变温区进行测定研究。本论文的主要结果和创新点如下。1.确定了ZrxHf1-xMgMo3O12系列材料的结构采用Le Bail精修对室温X射线衍射数据进行处理,其拟合结果给出其结构都为正交结构且空间群为Pnma（No.62）。以Zr0.5Hf0.5MgMo3O12为例,在297 K时其给出的晶格参数为a=9.5768?,b=9.4897?和c=13.1818?,其可信有效的Rp、Pwp和Rexp分别是3.83,7.61和5.78,Pwp/Rexp的值约为1.32,数据比较可信。2.研究了ZrxHf1-xMgMo3O12系列材料的膨胀性能,实现了近零膨胀通过对变温X射线衍射图谱和热膨胀仪的测试数据的分析可知ZrxHf1-xMgMo3O12（x=0.3,0.5,0.7,0.8）系列材料具有近零膨胀（273 K673 K）的性能。ZrxHf1-xMgMo3O12（x=0.3,0.5,0.7,0.8）材料的膨胀系数的变化归因于Hf4+和Zr4+的电负性差异,随着Zr4+含量的增加导致了八面体的畸变和MoO4四面体的软化即刚性减弱。将Zr0.5Hf0.5MgMo3O12样品与HfMgMo3O12对比,样品的的各向异性减弱,实现了近零膨胀。3.调控了ZrxHf1-xMgMo3O12系列材料的相变温度并分析了负膨胀机制此外变温拉曼光谱研究表明随着温度的升高,在ZrxHf1-xMgMo3O12中当x取0.3、0.5、0.7和0.8时1005 cm-1处的单斜特征峰分别在153 K148K,148 K153K,138 K143 K和128 K133 K温区内消失。这种现象表示材料发生了单斜相到正交相的变化,相变温区在ZrMgMo3O12和HfMgMo3O12的相变温区之间且规律性变化。此外低波数变温拉曼表明ZrxHf1-xMgMo3O12（x=0.3,0.5,0.7,0.8）这系列材料在其所对应的相变温区中,在90 cm-1、158 cm-1和183 cm-1处出现了新的低声子振动模,这些震动模也引起材料的负膨胀现象。