微波通信技术的迅猛发展对电磁材料的多功能化提出了更高的要求,电磁材料需要满足性能可调、节能环保和可靠性高等必要条件,具有多种性质的多铁性材料是其中的典型代表。多铁性材料中铁电性与铁磁性共存机制及两者的协同损耗效应是探索强吸收、宽频带微波材料的重要基础,对探索新型微波电磁材料和丰富电磁波与多铁性材料相互作用理论体系有着重要意义。因此,本论文以铁酸铋基多铁性材料为研究对象,研究其结构演变、磁性机制和微波电磁特性。通过改进的溶胶凝胶法合成出纯相BiFeO3纳米粒子,系统研究了BiFeO3纳米粒子的结构特征、微观形貌、拉曼特性、铁电性、铁磁性以及微波电磁性能。发现BiFeO3纳米粒子具有良好的铁电响应,外电场能够使铁电畴实现180°翻转。对BiFeO3纳米粒子的铁磁性进行了探讨,部分粒子具有的物理尺度破坏了铁离子的62 nm周期性螺旋自旋结构,有限尺寸效应改善了铁磁性,揭示了有限尺寸效应在构建磁性与晶体结构之间的关系方面的重要性。同时BiFeO3纳米粒子铁磁性的改善也对微波吸收性能产生了积极的影响,BiFeO3在2-18 GHz范围内有两个吸收区域,最大反射损耗可以达到-18 d B,表现出良好的微波吸收性能,为进一步理解BiFeO3的铁磁性机理提供了思路。研究了A位稀土离子掺杂(Sm3+、Gd3+、Y3+)对BiFeO3纳米粒子的晶体结构、微观形貌、铁磁性能和微波电磁特性的影响。在BiFeO3晶体结构能够稳定的范围内,随着掺杂浓度的提高或掺杂离子半径的减小,BiFeO3的晶体结构会从菱方钙钛矿逐渐转变为正交钙钛矿。在晶胞体积减小与晶粒生长受抑制的协同作用下,纳米粒子尺寸也呈现减小的趋势。纳米粒子尺寸减少促使铁离子62 nm的空间调制螺旋自旋结构的破坏程度增加,FeO6八面体畸变程度升高,铁离子之间的超交换作用加强,提高了掺杂BiFeO3纳米粒子的磁性能。研究了各组分纳米粒子在2-18 GHz范围内的微波电磁参数,离子极化作用随着离子掺杂浓度的提高而增强,对纳米粒子的介电常数ε′有更多的贡献。由于BiFeO3弱铁磁性的本质,掺杂组分纳米粒子的高频磁导率μ′的数值均在1附近。当微波频率超过9 GHz,纳米粒子的复磁导率虚部μ″开始出现负值,这是具有反铁磁响应的材料在特定频率范围内的特殊现象,与高频范围内的涡流损耗有着密切的关系。采用快速液相烧结法制备了BiFeO3和A位稀土离子掺杂的Bi0.95M0.05FeO3（M=Sm,Gd,Y）多晶陶瓷,研究了陶瓷的晶体结构、微观形貌、拉曼特性、和微波电磁特性。拉曼分析表明A位稀土离子掺杂对晶体E模式的影响大于A1模式,FeO6八面体结构受离子掺杂的影响较大。与纯BiFeO3陶瓷相比,掺杂组分陶瓷具有更好的磁性,然而由于内部空间调制螺旋自旋结构与晶粒尺寸的冲突,陶瓷内部的磁矩分量未被完全释放,铁磁性弱于纳米粒子的磁性。对陶瓷在2-18 GHz范围内的电磁特性变化进行了探讨,由于FeO6八面体的倾斜引起了介电损耗变化,掺杂后的陶瓷在16～17 GHz附近出现了自然铁磁共振,A位稀土离子的引入能够调节BiFeO3陶瓷的共振损耗。研究了通过固相反应法制备的(K0.5Na0.5)NbO3-xFe2O3（x=0,0.01和0.05）陶瓷的晶体结构、微观形貌、铁电性能、铁磁性能、光吸收特性和微波电磁参数。Fe2O3掺杂对改善KNN基陶瓷的铁电性能有积极的作用,同时也可以改善陶瓷的铁磁性能,(K0.5Na0.5)NbO3-xFe2O3（x>0）陶瓷不仅表现出本征的电滞回线,还表现出源自Fe3+离子与氧空位处自旋极化电子之间的交换相互作用的典型铁磁性磁滞回线。通过第一性原理计算和实验论证发现适当的Fe2O3掺杂能够有效调控KNN基陶瓷的带隙。通过对BFO-KNN多层结构的电磁参数的研究,发现组合构层能够对复合材料电磁特性进行精准的调控。本论文的研究结果有利于建立多铁性材料的结构、铁电性、铁磁性和微波电磁特性之间的物理联系,同样利于探索具有新颖性能的钙钛矿氧化物材料在微波电磁领域的应用。