硅酸铋（BSO）及含铋（Bi）氧化物系统具有一系列独特的声光、光电、介电等性能，可以用来制备发光材料、闪烁材料、电介质材料等高新材料，在材料、化工、国防、工业等领域有着广泛的应用。同时，近年来的研究发现熔融Bi₂O₃-SiO₂系统在一定温度范围内其粘度、表面张力、密度等性质会发生突变，且一些研究表明在其突变区间内熔体结构可能具有各向异性。本论文以Bi₂O₃、SiO₂为原料，采用高温固相法和熔盐法分别制备了纯相的Bi₁₂SiO₂₀、Bi₄Si₃O₁₂多晶粉体和Bi₂SiO₅多晶粉体，讨论了合成工艺（温度、保温时间、熔盐等）对粉体结晶度、形貌的影响；采用Linkam TS1500型高温热台配合偏光显微镜对Bi₁₂SiO₂₀多晶粉体在升、降温过程中熔体表面形貌和结构的变化进行了原位实时观察，并对Bi₄Si₃O₁₂多晶粉体和Bi₂SiO₅多晶粉体的升温熔化过程进行了原位实时观察，具体工作主要包含以下六个方面：第一，优化了Bi₂O₃-SiO₂系统粉体的合成制备工艺。采用高温固相法合成了Bi₁₂SiO₂₀、Bi₄Si₃O₁₂多晶粉体，确定出最佳合成温度和最佳保温时间分别为745℃保温2小时和880℃保温3小时，提高合成温度或延长保温时间都会使多晶粉体发生相变；采用熔盐法合成了亚稳相Bi₂SiO₅多晶粉体，其中熔盐种类为KCl和NaCl混合盐，盐含量占反应物的比为30%，煅烧温度为667℃，保温0.5h；第二，寻找并研究了Bi₁₂SiO₂₀多晶粉体的各向异性熔融区间。通过对Bi₁₂SiO₂₀多晶粉体的熔融过程进行实时观察，我们发现其升温熔融过程大致可分为以下三个阶段：多晶粉体熔化阶段、亚稳分相阶段、不稳定分相阶段，1080℃后熔体又成为均一体。由于该组分熔体粘度突变的温度区间恰好位于本实验所发现的熔体分相区间内，因此可以断定导致熔体性质（粘度、表面张力、密度）突变的原因正是由于熔体分相造成的，最后结合该组分极冷样品的红外光谱对熔体分相的原因进行了分析探讨；第三，探讨了熔体冷却过程中β-石英单晶颗粒析出的原因及其在晶体生长领域的意义。实验发现Bi₁₂SiO₂₀多晶粉体熔融后形成的6Bi₂O₃·SiO₂熔体在冷却过程中，熔体局部区域会析出结晶形态良好的六方双锥形β-石英单晶颗粒，通过对石英颗粒的析出及长大过程进行实时观察，分析了熔体中石英颗粒的成核—长大机制，同时研究了后期石英颗粒对Bi₄Si₃O₁₂枝晶生长发育的影响；第四，分析及总结了Bi₄Si₃O₁₂枝晶的结构特征和生长机制。通过对Bi₄Si₃O₁₂枝晶的生长过程进行实时观察，我们发现Bi₄Si₃O₁₂枝晶在生长过程中主轴的生长是优于分枝的，且枝晶在生长过程中存在着间距选择机制和竞争机制；结合Bi₄Si₃O₁₂枝晶的SEM照片对枝晶的生长过程、生长机制和结构特征进行了分析，同时采用统计学的方法对Bi₄Si₃O₁₂枝晶的形貌特征（夹角，生长规律）进行了分析，发现Bi₄Si₃O₁₂枝晶的生长过程具有明显的分形学特征；第五，解释了二次升温过程中表层熔体对Bi₄Si₃O₁₂枝晶形貌记录的原因。通过对Bi₄Si₃O₁₂枝晶的熔化过程进行观察，我们发现Bi₄Si₃O₁₂枝晶在熔化时其分枝部分的熔化速度会远远大于主轴的熔化速度，而主轴在分枝完全熔化后会发生分节断裂，在一定程度上加速了主轴的熔化速度；且当熔体表面的Bi₄Si₃O₁₂枝晶完全熔化后，熔体表面还会长时间保留枝晶未熔化时的形貌，直到1100℃时熔体表面的残余印记才会消失，最后从熔体结构的角度对其进行了解释。第六，总结了不同配比及温度下Bi₂O₃-SiO₂系统熔体的结构组成。采用红外光谱分析了不同配比Bi₂O₃-SiO₂系统熔体极冷样品的微观结构，发现6Bi₂O₃·SiO₂相和Bi₂O₃·SiO₂相熔体随着温度的升高，熔体结构变化较为明显，而2Bi₂O₃·3SiO₂相熔体结构基本不受熔体温度变化的影响；同时，Bi₄Si₃O₁₂、Bi₂SiO₅多晶粉体熔融极冷样品的红外光谱中不存在吸收峰先分裂而后又合并的特征。