Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷具有良好的微波介电性能,在介质谐振器中得到了广泛应用。本论文系统地研究了离子置换和烧结条件对Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷的相组成、晶体结构、微结构和介电性能的影响,探讨了性能与晶体结构以及微结构之间的关系,并在Ba_6-3x(Sm_1-yLa₇)_8+2xTi₁₈O₅₄（x=0.5）中发现了异常相变。除此以外,还利用热膨胀仪和傅立叶变换红外反射光谱对陶瓷的热膨胀性质、高温相变和本征介电响应等基本物理现象进行了研究。 系统地研究了La置换对Ba_6-3xSm_8+2xTi₁₈O₅₄（x=0.5,2/3,0.75）陶瓷的结构和微波性能的影响规律,并获得了良好的改性效果。在x=2/3的体系中,少量La置换可以改善Qf值,获得更优异的微波介电性能:y=0.1时,ε_r=81.5,Qf=9,510GHz,τ_f=+8ppm/℃C。此外,在x=0.5的体系中发现了一种全新的Ba₁₆Ce₃₂Ti₆₄O₁₉₂型相。 在Ba_6-3x（Sm,La）_8+2xTi₁₈O₅₄的基础上,通过La和Bi在A位的协同置换提高了Ba_6-3xSm_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷的介电常数,同时获得近零谐振频率温度系数和较高的品质因数。由于Bi³⁺具有特殊的孤对电子结构,对温度系数表现出不同于Ln的影响规律。 深入分析了气孔率、晶粒尺寸和形貌等微结构特点与微波介电性能的内在联系,并研究了退火条件对性能的影响。利用数字图像处理技术对晶粒尺寸和晶粒形貌等特征进行数字化表征,可以更加准确地反映出微结构特点。微结构对介电常数的影响主要来自于气孔率与晶粒取向。Qf值随烧结条件的变化主要取决于由晶粒尺寸和形貌控制的晶界效应。单相加压成型使晶粒具有一定程度的择优取向。由于晶体性能各向异性,τ_f随着择优取向的加剧倾向于由负向正变化。 通过XRD全谱拟合、综合热分析等手段,对Ba_6-3x(Sm_1-yLa_y)_8+2xTi₁₈O₅₄（x=0.5）陶瓷中出现的异常相变进行深入细致的研究。相变属于同质异构型转变,相变前后晶体的化学组成不发生变化,晶体结构被重新调整。新形成的Ba₁₆Ce₃₂Ti₆₄O₁₉₂型结构中,A1和A2位离子形成了更有序的分布,增加了晶体结构的稳定性。相变只在烧结过程中发生,成分和压力是导致相变发生的两个关键因素。Ba₁₆Ce₃₂Ti₆₄O₁₉₂型陶瓷的微波损耗过大,不适于微波应用。但它的介电常数高,高频介电损耗小,如果能降低其介电常数温度系数,在低于10⁸Hz的频率范围内具有很大的应用潜力。 利用推杆式热膨胀仪测量了Ba_6-3xLn_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷在20～1450℃范围的热膨胀曲线,并用工程热膨胀系数对其热膨胀性质进行表征。陶瓷试样在1380℃左右发生尺寸突变,并伴随明显的吸热效应,表明该温度下发生了一级可逆相变。经1400℃淬火处理后的陶瓷,其b轴和c轴与慢冷试样相比发生了伸长,而a轴略有收