Mg₂TiO₄具有尖晶石晶体结构,低的介电常数和介电损耗（ε_r¹4,Q×f¹50000 GHz）,其原料价格低廉,来源丰富,得到了国内外学者的广泛关注。但由于Mg₂TiO₄陶瓷难以制备纯相,烧结温度过高（1450℃）,同时其较大的负τ_f（-50 ppm/℃）影响了实际应用。本文以Mg₂TiO₄微波介质陶瓷为研究对象,探索合适的工艺参数,制备出纯相Mg₂TiO₄陶瓷。系统地研究了复合物添加、离子掺杂和烧结助剂等对Mg₂TiO₄基微波介质陶瓷的相组成、显微结构及微波介电性能的影响。主要研究内容如下:1、采用传统固相反应法制备纯相Mg₂TiO₄粉体,研究了原料配比（Mg/Ti）、球磨时间、预烧温度及保温时间对预烧粉体相组成的影响,确定得到纯相Mg₂TiO₄粉体的最佳工艺条件为:Mg/Ti为2.02,球磨时间为14h,预烧温度为1220℃及保温时间为4h。研究发现纯相Mg₂TiO₄陶瓷具有板块状的显微结构,其微波介电性能与致密度密切相关。当烧结温度为1475℃,保温4h,Mg₂TiO₄陶瓷具有最佳的微波介电性能:ε_r=14.6,Q×f=156000 GHz,τ_f=-49.9 ppm/℃。2、选用Ca_0.8Sm_0.4/3TiO₃来调节Mg₂TiO₄陶瓷的频率温度系数近零,研究了复合物的添加对Mg₂TiO₄陶瓷的物相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。研究发现Ca_0.8Sm_0.4/3TiO₃的添加抑制了纯相Mg₂TiO₄陶瓷的板块状显微结构,有利于促进Mg₂TiO₄陶瓷的烧结,并将Mg₂TiO₄陶瓷的烧结温度从1475℃降至1375℃。当Ca_0.8Sm_0.4/3TiO₃复合量为17wt%时,复合陶瓷在1375℃烧结4h的微波介电性能为:ε_r=19.7,Q×f=37060 GHz,τ_f=+1.0 ppm/℃。采用Sn⁴⁺对0.83Mg₂TiO₄-0.17Ca_0.8Sm_0.4/3TiO₃陶瓷进行掺杂改性研究。结果表明少量的Sn掺杂能对0.83Mg₂TiO₄-0.17Ca_0.8Sm_0.4/3TiO₃陶瓷的微波介电性能起到一定的优化作用,当Sn的掺杂量为0.03时,复合陶瓷在1350℃烧结4h具有优良的微波介电性能:ε_r=19.4,Q×f=40880 GHz,τ_f=+1.1 ppm/℃。3、添加B₂O₃烧结助剂来降低0.83Mg₂TiO₄-0.17Ca_0.8Sm_0.4/3TiO₃陶瓷的烧结温度,B₂O₃以玻璃相的形式存在于晶粒间,适量的B₂O₃能够促进陶瓷的烧结,并将陶瓷烧结温度从1375℃降至1300℃,同时保持复合陶瓷的微波介电性能不下降。当B₂O₃的添加量为3wt%时,复合陶瓷在1300℃烧结4h的微波介电性能为:ε_r=19.8,Q×f=38710 GHz,τ_f=+0.4 ppm/℃。在B₂O₃的基础上,添加LiF形成B₂O₃-LiF复合烧结助剂来降低复合陶瓷的烧结温度。B₂O₃-LiF比B₂O₃降烧效果更好,在促进Mg₂TiO₄-0.17Ca_0.8Sm_0.4/3TiO₃陶瓷致密化烧结的同时,还能优化陶瓷的微波介电性能。当LiF的添加量为1.5wt%,在1250℃保温4h时,陶瓷具有优良的微波介电性能:ε_r=18.3,Q×f=46390 GHz,τ_f=-0.2 ppm/℃。4、采用SrTiO₃来调节Mg₂TiO₄陶瓷的频率温度系数近零。研究发现SrTiO₃添加量对Mg₂TiO₄陶瓷的频率温度系数具有明显的调节作用同时还能促进MgTiO₄陶瓷的烧结。当SrTiO₃的添加量为8wt%时,Mg₂TiO₄-SrTiO₃复合陶瓷在1375℃烧结4h具有优良的微波介电性能:ε_r=17.2,Q×f=61130 GHz,τ_f=-5.8ppm/℃。