α-堇青石微晶玻璃因具有优良的力学、介电及热膨胀等性能而颇受关注,被认为是最具潜力的低温共烧陶瓷（LTCC）基板材料。近几十年来,制备α-堇青石微晶玻璃的原料由最初价格昂贵的纯化学试剂转变为价廉易得的天然矿物或尾矿,对其制备工艺及掺杂改性等做了深入研究。然而,目前以天然矿物或其尾矿掺杂稀土元素对堇青石微晶玻璃进行改性的研究工作较少,还需做系统的实验研究。论文以珍珠岩尾矿为主要原料,研究了尾矿用量对堇青石微晶玻璃的性能影响,确定了最佳珍珠岩尾矿用量;深入探究了Gd₂O₃、Y₂O₃、Er₂O₃和Sm₂O₃掺杂对堇青石微晶玻璃烧结结晶、物相及性能的影响,另外还探讨了Gd₂O₃和Y₂O₃掺杂对α-堇青石的结晶动力学的影响。主要研究结果有:1.珍珠岩尾矿用量增加能显著降低基础玻璃的玻璃化温度Tg,有利于致密烧结,Tp1（第一结晶峰温度）有微弱降低,Tp2先增大后减小,对μ-堇青石结晶影响较弱,但对α-堇青石的析出有抑制作用。尾矿用量为40 wt.%的微晶玻璃的密度(2.58 g·cm^-3)和抗折强度（112 MPa）最大,介电常数（4.91,10MHz）最小,此时其热膨胀系数(2.35×10^-6 K^-1)与半导体材料Si的相匹配,介电损耗为0.021。2.Gd₂O₃、Y₂O₃和Er₂O₃掺杂有利于微晶玻璃的致密烧结;Gd₂O₃和Y₂O₃掺杂能促进μ堇青石相和α-堇青石相晶体的析出。所有微晶玻璃均先析出μ-堇青石相晶体,随着烧结温度升高或烧结时间延长,μ-堇青石相晶体向α-堇青石相晶体转变,最终生成单一相α-堇青石微晶玻璃。稀土元素掺杂促进α-堇青石析出优先的顺序为:Gd₂O₃>Y₂O₃>Er₂O₃>Sm₂O₃。与未掺杂稀土元素的MAS03微晶玻璃对比,掺杂不同稀土元素对微晶玻璃的密度影响大小顺序为Sm₂O₃>Gd₂O₃>Er₂O₃>Y₂O₃;珍珠岩尾矿中掺杂Gd₂O₃、Y₂O₃和Er₂O₃能提高单一α-堇青石微晶玻璃的抗折强度,而0.4 wt.%Sm₂O₃掺量亦能提高其抗折强度;掺杂不同稀土元素对微晶玻璃的抗折强度影响大小顺序为Gd₂O₃>Y₂O₃>Er₂O₃>Sm₂O₃。3.900℃下烧结4 h微晶玻璃全部生成α-堇青石,其介电常数和介电损耗（10MHz）分别为:5.62⁵.90和0.018⁰.023（Gd₂O₃）、5.93⁶.50和0.019⁰.021（Y₂O₃）、5.02⁶.88和0.021⁰.025（Er₂O₃）、4.81⁵.91和0.015⁰.019（Sm₂O₃）。对比MAS03,稀土元素掺杂增大了微晶玻璃的介电常数（除0.2 wt.%Sm₂O₃掺量微晶玻璃S02,4.81）,而掺杂Gd₂O₃、Y₂O₃和Sm₂O₃能明显降低微晶玻璃的介电损耗,其对介电损耗优化程度顺序为:Sm₂O₃>Y₂O₃>Gd₂O₃>Er₂O₃。4.稀土元素掺杂制备的单一α-堇青石微晶玻璃其热膨胀系数较小≤3.53×10^-6K^-1),影响热膨胀系数的主导因素为晶相结晶度及孔隙率。不同稀土元素掺杂制备的仅含α-堇青石的微晶玻璃的热膨胀系数分别为1.56³.53×10^-6 K^-1（Gd₂O₃）、2.35².93×10^-6 K^-1（Y₂O₃）、1.64³.01×10^-6 K^-1（Er₂O₃）和2.40³.38×10^-6 K^-1（Sm₂O₃）。对比MAS03（900℃-4h）,掺杂Y₂O₃、Er₂O₃和Sm₂O₃能明显增大微晶玻璃的热膨胀系数,并逐渐向半导体材料Si的热膨胀系数靠近,而掺杂Gd₂O₃能显著降低微晶玻璃的热膨胀系数。5.利用Kissinger方程和Ozawa方程分别计算Gd₂O₃和Y₂O₃掺杂时α-堇青石结晶活化能为399.06⁴34.59 kJ/mol（K）和355.59⁴19.29 kJ/mol（O）及422.12⁴98.46kJ/mol（K）和352.90⁴87.74 kJ/mol（O）,且α-堇青石的形成势垒随着Gd₂O₃掺量增加先减小后增大,随Y₂O₃掺量增加先增大后减小,表明Gd₂O₃和Y₂O₃掺杂能有效促进α-堇青石的生成,且Gd₂O₃掺杂优于Y₂O₃掺杂,与以上结论相符。α-堇青石晶体生长模式随Gd₂O₃掺量增加由二维生长（G1）转变为一维生长,均为体相成核;而Y₂O₃掺杂不影响α-堇青石晶体生长模式,均为体相成核和一维生长机制。