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由于互联网技术以及现代通讯的进步,使微波介质陶瓷材料得到了前所未有的发展。随着通信设备的工作频率向高频范围拓展,当进入毫米波段后,对通讯器件尺寸的大小要求更为严格,希望微波介质陶瓷具有低的介电常数、较高的品质因数以及近零的频率温度系数等性能。结合当前微波介质陶瓷的研究方向,确定ZnAl2O4基陶瓷为本文的研究对象。选择Cu2+对ZnAl2O4进行A位取代在促进烧结的同时保持较高的品质因数,然后选择具有频率温度系数较大、介电常数较大的TiO2、SrTiO3来调节频率温度系数至近零并提高介电常数,最后研究添加烧结助剂,进一步降低其烧结温度。首先,通过传统固相法制备Zn1-xCuxAl2O4(x=0～0.015)微波介质陶瓷,系统的研究了不同Cu2+离子添加量对陶瓷晶相组成、显微结构以及微波介电性能的影响。研究发现,x在0-0.015范围内,Zn1-xCuxAl2O4体系形成了完全固溶体,都是单一ZnAl2O4尖晶石相,没有出现第二相,晶胞参数和晶胞体积随着x值的增大而减小。随着x的增大,介电常数与品质因数都呈现出先增大后减小的趋势。x=0.01时,该组成陶瓷在1520℃烧结3 h可以获得最佳的微波介电性能：介电常数εr=8.85,品质因数Q×f= 69300 GHz,频率温度系数τf=-59.4×10-6/℃。其次,采用固相法制备了(1-x)Zn0.99Cu0.01Al2O4-xSrTiO3(ZCAST, x=0、0.02、0.03、 0.04、0.045)微波介质陶瓷,系统的研究了不同SrTiO3添加量对Zn0.99Cu0.01Al2O4烧结性能、相结构组成以及微波介电性能的影响。研究发现,ZCAST陶瓷是以尖晶石型ZnAl2O4为主晶相,钙钛矿型SrTiO3为次晶相的复相体系,未出现其他杂质相。随着SrTiO3添加量的增加,ZCAST陶瓷的烧结温度降低了近40℃,介电常数增加,同时材料的频率温度系数逐渐增大,当SrTiO3的添加量为0.04 mol时,材料的频率温度系数可调节至近零(τf=-1.8×10-6／℃),此时εr= 14.12、Q×f= 28700 GHz。采用同样的方法研究了(1-x)Zn0.99Cu0.01Al2O4-xTiO2(ZCAT, x=0、0.17、0.20、0.23、0.25)微波介质陶瓷,研究结果表明：Zn0.99Cu0.01Al2O4与Ti02以两相的形式共存,不会形成固溶体；烧结温度随着TiO2添加量的增大显著降低；ZCAT陶瓷的体积密度、品质因数随着Ti02含量的增多而减小,介电常数则随着Ti02含量的增多而增大,添加适量的Ti02可以将ZCAT陶瓷的频率温度系数调节至近零。当x=0.23时,陶瓷可在1380℃烧结3 h后获得最佳的微波介电性能：εr= 11.4, Q×f= 38155 GHz以及可=-2.4×10-6/℃。最后,为了有效地降低0.77Zn0.99Cu0.01Al204-0.23Ti02(简称0.77ZCAT)陶瓷的烧结温度,采用固相法研究了不同掺杂量的B2O3(0.25、0.5、0.75、1.0、2.0、3.0 wt%)对0.77 ZCAT陶瓷的烧结性能、相结构组成以及微波介电性能的影响。研究发现,B203的添加并未改变0.77 ZCAT陶瓷的相组成,B203的添加明显降低了0.77 ZCAT陶瓷的烧结温度,过多的B2O3的添加,产生了较多的液相,模糊了晶界,并降低了体积密度、介电常数以及品质因数,当0.77 ZCAT中添加0.75 wt%的B2O3的组成在1300℃烧结后可获得较好的微波介电性能：εr=9.96,Q×f=33280 GHz以及τf=3.09×10-6/℃。