随着微波通信和雷达技术的快速发展，微波介质谐振器材料的研究也朝微波高端方向发展。介电常数小于10、具有高Q值与近零谐振频率温度系数的微波介质谐振器材料的研究已越来越受关注。同时，在微波介质材料领域内，探索材料介电损耗的机理并获得高Q值低损耗的材料一直是电介质材料研究的关键问题。介电常数＜10的介质材料一般具有高Q值，但同时也有大的负谐振频率温度系数，需要通过结构与微结构调控来获得近零的谐振频率温度系数。本文在对材料的晶体结构、相组成、微结构等因素与材料微波介电性能之间关系展开系统研究的基础上，探讨低介电常数微波介质陶瓷的改性。Ti-B位置换改性Mg₂SiO₄陶瓷微结构和微波介电性能的研究中发现，在合成Mg₂SiO₄陶瓷过程中MgSiO₃总是作为第二相出现，Ti的引入能够有效地抑制MgSiO₃的出现。但Ti不是进入Si-O四面体取代置换Si形成Mg₂(Si_1-xTi_x)O₄固溶体，而是与Mg反应形成Mg₂TiO₄、MgTi₂O₅等第二相。Mg₂(Si_1-xTi_x)O₄陶瓷随着x值增加，介电常数ε_r从6.8增加到8.1，Qf值也获得显著改善，谐振频率温度系数不因Ti的引入而得到优化。在x=0.1时，陶瓷获得最优的微波介电性能：ε_r=7.4，Qf=73，760 GHz，τ_f=-60 ppm／℃。通过对Mg₂SiO₄-Zn₂SiO₄陶瓷体系的研究发现：在该体系两端附近，可以观察到少量的相互固溶；(Mg_1-xZn_x)₂SiO₄陶瓷在0.1≤x≤0.9成分范围内主要由镁橄榄石和硅锌矿两相共存构成。Zn的引入整体上降低Mg₂SiO₄陶瓷微波性能，但Mg引入能够改善提高Zn₂SiO₄陶瓷微波性能。在x=0.6时，陶瓷获得比较优良的微波介电性能：ε_r=6.6，Qf=95，650GHz，τ_f=-60ppm／℃。在Mg₂SiO₄陶瓷合成过程中，热处理方法难以消除MgSiO₃第二相；它的存在会恶化Mg₂SiO₄陶瓷微波介电性能。通过调控Mg／Si非化学计量配比，MgSiO₃第二相能够得到有效抑制。当Mg／Si比等于2.05时，得到单相的Mg₂SiO₄陶瓷。由于MgSiO₃第二相得到抑制与微结构的改善，Mg₂SiO₄陶瓷的Qf值从54，820GHz提高到114，730GHz，谐振频率温度系数（τ_f）从-63ppm／℃提高为-58ppm／℃。研究得到Mg₂SiO₄陶瓷最佳的微波介电性能为：ε_r=7.5，Qf=114，730GHz，τ_f=-59ppm／℃。以Al₂O₃为模型材料研究影响材料介电损耗的因素，发现Y₂O₃掺杂有利于Al₂O₃陶瓷的致密化并能对陶瓷的微结构与晶粒尺寸起到调控作用。由于离子半径的差别，Y³⁺离子难以进入刚玉结构的间隙或发生取代置换Al³⁺离子形成固溶体，而是与Al₂O₃反应生成Al₅Y₃O₁₂。在Y₂O₃掺杂改性过程中，非本征因素成为影响Al₂O₃陶瓷微波介电性能的主要因素，使得Al₂O₃陶瓷微波介电损耗从8.4×10^-5增加到2.2×10^-4。本文最后采用醇热法合成具有不同晶粒尺寸和结晶形貌的α-Al₂O₃粉体。此法与水热法相比，降低了反应系统的合成温度和压力，无需矿化剂在低温低压下直接合成α-Al₂O₃。在反应过程中，波姆石被认为是形成α-Al₂O₃的中间相，在290℃直接转变成α-Al₂O₃。随着反应时间的延长，波姆石到α-Al₂O₃的转变能够充分完成。结晶面{0001}是α-Al₂O₃显露的特征面。α-Al₂O₃各结晶面的生长速率是{0001}＜{1123}={1123}＜{1120}。反应时间延长，α-Al₂O₃晶粒基于{0001}面延c轴通过铝氧八面体链接成层状生长。