历代定窑白瓷的EDXRF和XAFS分析

定窑是我国宋代五大名窑中唯一以生产白瓷而闻名于世的窑厂,其高超的刻印花纹技术及首创的支圈覆烧工艺,对国内外许多窑场产生了深远的影响。采用(energy dispersive X-ray fluorescence, EDXRF)探索了历代定窑白瓷的组成配方,并采用X射线吸收精细结构(XAFS)法分析了瓷釉中Fe元素的价态,以探讨定窑白瓷的相关烧制工艺。研究发现,定窑白瓷瓷胎具有典型北方瓷器“高铝低硅”的特征,并在瓷胎中特意添加了富含CaO的矿物原料,对瓷胎的烧结有一定的促进作用。瓷胎中的TiO₂应主要是高岭土原料中的杂质。定窑白瓷瓷釉具有“高钙高镁”特征,基本属于钙镁釉或钙镁碱釉。其瓷釉配方中应含有一定量的白云石或滑石。瓷釉中K₂O的含量逐步增加,反映了定窑瓷釉由钙镁釉向钙碱釉发展演变的过程。此外,根据瓷釉中的Al₂O₃,MnO和P₂O₅等含量的特征,可以推测釉料配方中应添加了草木灰和高岭土。由XAFS分析结果可知,晚唐五代时期定窑白瓷釉中Fe3+比例最高,金代次之,宋代最低,不同时期定窑白瓷皆是在还原气氛中烧成。宋金时期定窑白瓷白中泛黄可能由于燃料煤中富含的硫在燃烧过程中与瓷釉反应,生成Fe-S化合物所致。     

用多元统计分析研究黄冶窑白瓷的原料特征

黄冶窑文化内涵丰富，其创烧于隋，兴盛于唐代中期，停烧于唐代晚期。为探讨不同时期黄冶窑白瓷的胎料来源和釉料配方是否相同，选取黄冶窑隋、早唐、中唐、晚唐四个时期的80个白瓷样品，利用质子激发X射线荧光分析(PIXE)测定各样品胎、釉中9种化学成分(Na₂O、MgO、Al₂O₃、SiO₂、P₂O₅、K₂O、CaO、TiO₂、Fe₂O₃)的含量，用多元统计分析中的Fisher判别分析处理PIXE数据，并计算各样品釉的木灰釉式系数b来划分瓷釉类型。结果表明:黄冶窑四个时期的胎料取自同一或相近的地点,都是就地取材；四个时期的釉料配方比较相似，而四期白瓷的釉料配方最为稳定，且与二期釉料配方最相似，而与一期釉料配方已有明显不同；黄冶窑白瓷釉大部分为钙釉，存在少量钙碱釉和碱钙釉。     

富铁原料对铁系析晶釉的影响机制初探

黑釉瓷是我国古代最普遍的色釉瓷品种之一,由于原料易得,故各地都有烧造,尤其在宋代得到迅猛发展.目前,在古代黑釉中已发现α-Fe2 O3,ε-Fe2 O3,Fe3 O4等多种铁的氧化物析晶,但关于富铁原料对晶体种类的影响机制却鲜有报道.因此,本研究以汝州大峪青石头、红石头和杭州紫金土作为研究对象,采用超景深显微镜、X射线...     

低温燃烧合成法制备的氧化铝陶瓷粉体的发光特性

α-Al₂O₃∶C单晶具有优良的热释光特性,被用做热释光剂量计,但α-Al₂O₃∶C晶体剂量计的形状不易加工,生产成本高且碳在晶体中难以掺杂均匀。采用低温燃烧合成法以无水乙醇为溶剂,尿素为染料,硝酸铝为反应物制备少团簇、分散均匀的片状α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体。探讨不同点火温度和不同退火温度对其光致发光特性的影响,不同退火温度对热释光特性的影响以及热释光与辐射剂量(90Sr β)的关系。通过分析α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的光致发光光谱得出：α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的发射波长在395 nm附近,点火温度T≤800℃时,点火温度为500 ℃制备的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的光致发光强度最强;在相同点火温度T=500 ℃下,经不同温度退火制备α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体,点火温度为500 ℃制备的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体经1 000 ℃退火后光致发光强度最强。通过分析α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的热释光曲线得出：退火后的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体在200 ℃左右的热释光峰值占主导,900 ℃退火的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体在200 ℃附近的热释光峰值最强;通过峰高法对900 ℃高温退火处理后的α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体位于200 ℃左右的热释光峰做剂量响应曲线,可以看出,在1～50 Gy剂量范围内具有良好的热释光剂量线性响应关系,在50～200 Gy剂量范围内出现超线性响应关系。与α-Al₂O₃∶C晶体(1～10 Gy)和多孔Al₂O₃∶C薄膜(1～10 Gy)相比,α-Al₂O₃∶C陶瓷粉体的线性剂量响应范围明显扩大。此研究可为提高氧化铝陶瓷粉体的热释光性能提供思路。     

唐三彩烧制工艺的无损分析研究

唐三彩是我国重要的文化遗产,分析其胎体和釉料的化学成分和物相结构对研究其原料特点和烧制工艺具有重要意义。利用微束X射线荧光谱仪和X射线衍射谱仪无损分析陕西醴泉坊窑、河南黄冶窑和陕西省博物馆烧制的现代仿品等唐三彩样品。研究结果表明,醴泉坊窑唐三彩和黄冶窑唐三彩的原料来源于不同类别的黏土。醴泉坊窑和黄冶窑烧制的唐三彩胎料中主要含有大量α-石英(SiO₂, PDF 46-1045)和少量的方石英(SiO₂, PDF 76-0932)等晶相,但醴泉坊窑和黄冶窑烧制的唐三彩胎料中还分别存在少量α-Fe₂O₃(Fe₂O₃, PDF 16-0653)和微量莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂, PDF 83-1881)等晶相。这表明二者原料来源和烧制工艺的不同导致其烧成胎料中矿物结构的差异。在唐三彩的釉彩中,着色元素Fe, Cu和Co充分熔融在铅熔剂里,且在黄釉和绿釉的交界处Fe与Cu相互交融。釉彩的XRD谱...     

反应磁控溅射ZrN/AlON纳米多层膜的晶体生长和超硬效应

采用Zr靶和Al₂O₃靶通过在Ar，N₂混合气氛中进行反应磁控溅射的方法制备了不同AlON调制层厚和不同ZrN调制层厚的两个系列的ZrN/AlON纳米多层膜.利用X射线能量色散谱仪、X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针研究了多层膜的成分、微结构和力学性能.结果表明，在Ar，N₂混合气氛中对Al₂O₃进行溅射的过程中，N原子会部分取代Al₂O₃中的氧原子，形成AlON化合物.在ZrN/AlON纳米多层膜中，由于受到ZrN晶体调制层的模板作用，溅射条件下以非晶态存在的AlON层在其厚度小于0.9nm时被强制晶化并与ZrN层形成共格外延生长；相应地，多层膜的硬度明显提高，最高硬度达到33.0GPa.进一步增加多层膜中AlON调制层的厚度，AlON层形成非晶结构，破坏了多层膜的共格外延生长，导致其硬度逐步降低. 关键词： ZrN/AlON纳米多层膜 外延生长 非晶晶化 力学性能     

TiN/Al2O3纳米多层膜的共格外延生长及超硬效应

采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同Al₂O₃调制层厚度的TiN/Al₂O₃纳米多层膜. 利用X射线能量色散谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的成分、微结构和力学性能. 研究结果表明，在TiN/Al₂O₃纳米多层膜中，单层膜时以非晶态存在的Al₂O₃层在厚度小于1.5 nm时因TiN晶体层的模板效应而晶化，并与TiN层形成共格外延生长，相应地，多层膜产生硬度明显升高的超硬效应，最高硬度可达37.9 GPa. 进一步增加多层膜中Al₂O₃调制层的层厚度，Al₂O₃层逐渐形成非晶结构并破坏了多层膜的共格外延生长，使得多层膜的硬度逐步降低. 关键词： 2O₃纳米多层膜')" href="#">TiN/Al₂O₃纳米多层膜 外延生长 非晶晶化 超硬效应     

Mg掺杂PST薄膜的溶胶-凝胶法制备及晶相形成研究

利用溶胶-凝胶法成功制备了Mg掺杂Pb_0.4Sr_0.6Mg_xTi< sub>1-xO_3-x薄膜，利用x射线衍射仪对薄膜的物相和结构进行了分析， 用扫描电子显微镜对薄膜的形貌和断面等进行了观察.研究结果表明，薄膜以立方钙钛矿为 晶相，薄膜中晶相以团聚状颗粒存在，晶相含量受热处理条件和Mg的掺杂量所控制.Mg掺杂 对Pb_0.4Sr_0.6Mg_xTi_1-xO_3-x 薄膜晶相含量的影响与钙钛矿中的氧空位缺陷相关.在一定的掺杂范围内，由掺杂引起晶相 的晶格畸变较小时，体系掺Mg平衡了晶体内本征氧空位引入的电荷不平衡，使晶相更为稳定 ，析晶能力提高，晶体形成量随掺杂浓度的提高而提高.当掺杂浓度达到一定量时， 随着Mg 掺杂浓度增加，一方面使形成晶体时杂质浓度增加造成参与形成晶相的组成含量下降，另一 方面使进入钙钛矿结构的Mg增加，氧空位大量增加使畸变程度提高，形成的晶相不稳定，析 晶能力下降，晶体含量随掺杂Mg浓度的增加而不增反降.在相同条件下制备的Pb_{0.4Sr0.6MgxTi1-xO3-x薄膜中Mg掺量约为 x=0.01时，得到的钙钛矿相含量最高，本征氧缺陷所带入的正电荷和Mg引入时带入的负电荷 间达到平衡.此外，Mg的掺入还影响到析晶与热处理过程之间的关系.在高Mg掺量范围，Mg含 量越高，形成的晶相越不稳定，热处理时间越长，使热处理过程中分解的晶相量越多，随Mg 掺量越高和热处理时间越长，薄膜中晶相含量越低. 关键词： 溶胶-凝胶法 PST薄膜 Mg掺杂 晶相形成}     

溶液燃烧法合成纳米ZnFe2O4晶体

采用溶液燃烧法合成了ZnFe₂O₄纳米晶体,系统考察了不同燃料,燃料/氧化剂的摩尔比对ZnFe₂O₄晶相组成和形貌的影响。采用XRD和SEM对产物的晶相组成、晶粒大小、晶体形貌以及表面形态进行了表征。结果表明:燃料种类和燃料/氧化剂比对合成产物晶相组成影响显著。以丙氨酸和甘氨酸为燃料合成所得的纳米晶相较好;以丙氨酸和甘氨酸为燃料时,都是在贫燃（—50%）时得到最好ZnFe₂O₄纳米晶型,尺寸分别为34.4nm和29.7nm。     

20GeS2·80Sb2S3硫系玻璃的析晶行为及动力学机理研究

实现玻璃微晶化过程控制的基础是要充分认识其析晶行为及动力学机理. 利用示差扫描量热法和析晶热处理等手段, 研究发现 20GeS₂·80Sb₂S₃硫系玻璃属于表面析晶, 在268℃(T_g+30℃)下热处理60 h, 可以获得表面约40 μm的Sb₂S₃晶层复合玻璃陶瓷样品. 在此基础上, 利用非等温法从理论上分析该玻璃的析晶动力学机理. 计算得到其析晶活化能E_c为(223.6±24.1)kJ·mol^-1, 在热处理温度(268℃)下的析晶速率常数K为1.23×10^-4 s^-1, 属于较难析晶的玻璃组成; 玻璃的晶体生长指数m和晶体生长维数n均为2, 表明其Sb₂S₃相的析晶行为是二维生长过程, 与析晶实验结果完全相符. 由此可知, 对于Sb₂S₃晶体复合的硫系玻璃陶瓷样品可通过玻璃粉末压片烧结、带铸法或丝网印刷法制备获得, 为今后功能硫系玻璃的开发提供实验依据和理论指导. 关键词： 硫系玻璃 微晶化 析晶动力学 析晶行为     

明代永宣时期景德镇御窑青花瓷“铁锈斑”的显微结构研究

“铁锈斑”,是青花瓷线条色彩浓重处凝聚成的黑色、褐色或带有金属锡光的斑点。作为早期青花瓷器一种典型的鉴定特征,长久以来被认为与使用高铁低锰的进口钴料有关。多年来虽有零星报道,但受到亚微级晶体尺寸、釉熔体不均一性以及元素掺杂、晶体偏析等因素影响,其形态及结构并未得到充分研究,从而导致“铁锈斑”呈色机理不明,其作为进口钴料鉴定标准的观点也遭到质疑。结合前人研究,发现拉曼光谱与扫描电镜能谱仪在古陶瓷微晶结构解析方面极具优势,为系统阐明“铁锈斑”成分结构特征与呈色机理,使用超景深三维视频显微镜、扫描电镜与能谱仪(SEM-EDS)、拉曼光谱仪(Raman)对五件景德镇御窑永宣时期青花瓷器样品中“铁锈斑”处晶体的显微形貌与结构进行解析,并利用激光剥蚀电感耦合等离子体发射光谱(LA-ICP-AES)分别测试样品白釉区域、蓝彩区域与“铁锈斑”区域的成分。显微观察结果表明,不同样品“铁锈斑”区域析晶形态及分布的多样性是造成“铁锈斑”呈现众多视感的主要原因,且同一斑点的析晶区域内伴生有多种形态的晶体。显微结构表明,永乐时期“铁锈斑”枝晶主要以CoFe₂O₄-Fe...     

清代红绿彩瓷器无损分析研究

红绿彩瓷器是我国陶瓷史上一种重要的釉上彩瓷器,分析其彩料的化学组成和物相结构对其烧制工艺的研究有很重要的意义.但由于瓷器表面的不平整和彩料分布的不均匀性,导致其不满足传统的1 mm×10 m m线光源的X射线衍射仪对样品的测试要求.而毛细管聚焦的X射线衍射仪采用点光源的方式照射样品,毛细管X光透镜对Cu-Kα 的能量有...     

辽代绿琉璃瓦残块的分析研究

琉璃瓦作为古代高等级的建筑材料，从北魏时期就在宫殿、皇家寺庙上开始应用，辽宋时期除了应用在皇室建筑上，并且开始在陵园建筑上使用琉璃瓦。现存的明清时期琉璃瓦普遍存在釉层大量脱落的状况，但研究的这件辽代的绿琉璃瓦残块上，虽然釉层极薄、冰裂纹遍布、表面发白，釉层却整体保存十分完好，几乎没有明显起翘脱落，且具有很好的强度。采用超景深显微观察、扫描电镜能谱分析和X射线衍射分析，结合文献资料，对辽宁北镇医巫闾山辽代帝陵遗址中的新立遗址出土绿琉璃瓦残块进行胎、釉的成分分析，研究其烧造工艺，并对其保存现状和釉层保存完好的原因进行深入探讨。结果表明该绿琉璃瓦胎体原料为优质瓷土加上少量小颗粒砂石，其晶相有石英、α-方石英、硅线石、刚玉，是瓷土作胎的较早范例，为我国使用瓷土烧制琉璃瓦的早期历史和工艺发展提供了佐证。绿色釉层属于PbO-SiO₂-Al₂O₃基础釉体系，以Cu为呈色元素，Pb含量低于明清琉璃瓦，其成分中ZnO的缺失可能是釉面青绿色深浅不一、光泽度较低的原因。绿釉几乎无剥离，胎釉结合强度很好，是由于低铅薄釉降低了热膨胀系数、缓解了应力，胎釉热膨胀系数相配，表层浅裂缝不易联通内部与外界环境。加之其使用和保存环境都较为干燥，降低了水的影响，几乎没出现吸湿膨胀和冰冻膨胀。该工作可为相似文物样品的研究、辽代建筑琉璃构件工艺的研究和琉璃文物的病害和保存提供参考。     

Magnetic properties of aerosol synthesized iron oxide particles

Fine iron oxide particles have been prepared by an aerosol technique. The particles are spherical with a mean size of 0.1 μm. Heat treatment in air or nitrogen at various temperatures for various times leads to a variety of phase mixtures of -Fe₂O₃, γ-Fe₂O₃ and Fe₃O₄. The magnetic properties of these various samples are presented.     

元代都城琉璃瓦釉层的EDXRF和SEM-EDS分析

元代的琉璃瓦制作技术承自宋辽,对明清产生重要影响,是中国琉璃瓦制作技术发展的过渡时期。元上都与元中都所使用的琉璃瓦,代表了元代早期和中期琉璃瓦制作技术的最高水平。为探索元代不同时期琉璃瓦的制作技术和工艺特点,结合考古资料与相关文献,以X射线荧光光谱法（EDXRF）为基础,结合扫描电镜与能谱仪（SEM-EDS）,对元上都遗址、元中都遗址出土琉璃瓦样品釉层组成进行了测定。分析结果显示,元上都与元中都釉层包括釉与化妆土,化妆土厚度在122~260 μm之间。元上都孔雀蓝釉琉璃瓦釉料属于PbO-K₂O-SiO₂体系,和元大都孔雀蓝釉组成相似,原料组成为石英、硝、铅末、铜末;蓝釉琉璃瓦化妆土结构致密,CaO与SiO₂含量大于20%,原料可能是钙长石与黏土,应是釉料的一部分。元上都绿釉与元中都绿釉黄釉琉璃瓦釉同为PbO-SiO₂体系,基本原料组成都为石英,铅末,着色剂分别为铜与铁。元上都绿釉配方与北宋时期的接近,釉料配方也符合《营造法式》记载,但逐渐减少铅的比例为获得更浅的釉色,在元中期逐渐稳定;元中都黄釉琉璃瓦釉料铅硅比与元大都相近,配方在元中期探索中逐渐固定,沿用至明代早期,是提升明中期釉料的基础;两处遗址绿釉琉璃瓦与元中都黄釉琉璃瓦化妆土与胎釉结合紧密,Ca含量很高,厚度较薄,很可能是石灰浆[Ca(OH)₂],工匠在施加化妆土时既节约成本又能提高产品质量。三种釉色分别属于PbO-K₂O-SiO₂与PbO-SiO₂两种体系,组成原料差异明显,都用于建筑装饰,极大丰富了琉璃釉色,化妆土的应用在琉璃技术中也是一项创新。能量色散X射线荧光光谱具有分析快速、状态稳定的特点,已在琉璃瓦测试研究中得到普及,而元上都元中都琉璃瓦釉层的研究结果,补充了元代琉璃瓦的研究资料,并对探索中国琉璃瓦工艺发展历程提供一定科学依据。     

包钴铁氧体型γ-Fe2O3磁粉穆斯堡尔效应的研究

包钴铁氧体型,γ-Fe₂O₃磁粉(简记为CoFe-γ-Fe₂O₃)是针状γ-Fe₂O₃磁粉与Co⁺⁺和Fe⁺⁺溶液起反应,在每个针状颗粒上包覆了一层钴铁氧体固溶体。经此种方法处理后的γ-Fe₂O₃磁粉的矫顽力及其它磁特性有较大的提高。如矫顽力由原来415Oe增加到715Oe;剩磁和矫顽力随时间及温度变化小等。我们利用穆斯堡尔效应并配合其它研究手段进行了研究,认为:CoFe-γ-Fe₂O₃磁粉矫顽力的提高,主要是由于γ-Fe₂O₃磁粉表面包覆了一层钴铁氧体固溶体,γ-Fe₂O₃与钴铁氧体固溶体之间发生磁耦合作用之故。 关键词：     

后司岙匣钵工艺特征及其对青瓷釉面呈色的影响

越窑青瓷是我国最早烧制成熟的青瓷器,其中使用瓷质匣钵烧造秘色青瓷是越窑独特的烧造技术,为揭示越窑上林湖后司岙窑址出土的唐五代时期匣钵的工艺特征及其对装烧青瓷的影响,采用能量色散X荧光光谱仪（ED-XRF）、超景深显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等现代测试分析手段,对后司岙窑址出土的唐五代时期瓷质匣钵、普通匣钵、普通青瓷、秘色青瓷进行了元素组成、显微结构、吸水率等测试分析。同时采用分光光度计,对该遗址出土的唐五代普通青瓷和秘色青瓷表面色度进行了测试分析。分析结果表明：唐五代普通匣钵的基体部分和瓷质匣钵组成相似,采用了SiO₂含量约为75%、Al₂O₃含量约为16%,且与青瓷胎体类似的当地冲积粘土类原料;而唐五代瓷质匣钵中TiO₂和Fe₂O₃的含量高于青瓷胎体且差异略大,说明青瓷胎体淘洗工艺更加严格。其中普通匣钵内存在大量平均尺寸在530 μm左右,且具有颗粒级配呈现一定规律的夹杂粗颗粒,是一类为增加普通匣钵使用寿命特意拣选添加的高硅质原料,增加了匣钵的透气性、机械强度和热稳定性从而延长匣钵的使用寿命;唐五代瓷质匣钵的气孔率为1.61%、吸水率为0.73%,低于普通匣钵8.18%和4.28%,而体积密度为2.22 g·cm-3高于普通匣钵的1.99 g·cm-3,且导热性能高于普通匣钵,有利于减少匣钵内外温差、缓解温度滞后现象。另外,上林湖后司岙窑址出土的秘色青瓷使用气孔率较低的瓷质匣钵,并进行口沿封釉,有效降低了装烧青瓷釉在冷却过程中被二次氧化的程度,提高了匣钵内气氛的稳定性和青瓷釉层中Fe2+的含量,改善了其呈色稳定性和外观效果。同时秘色青瓷釉层略厚,减少了胎体对产品外观的影响,增大了釉面折射率和明亮度,使其在CIE色度空间中相比普通青瓷处在更偏蓝绿色区域。     

γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花的合成、微结构与磁性

利用溶剂热/热分解的方法合成出微结构可控的γ-Fe_2O_3/NiO核-壳结构纳米花.分析表明NiO壳层是由单晶结构的纳米片构成,这些纳米片不规则地镶嵌在γ-Fe_2O_3核心的表面.Fe3O4/Ni(OH)_2前驱体的煅烧时间对γ-Fe_2O_3/NiO核-壳体系的晶粒生长、NiO相含量和壳层致密度均有很大的影响.振动样品磁强计和超导量子干涉仪的测试分析表明,尺寸效应、NiO相含量和铁磁-反铁磁界面耦合效应是决定γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花磁性能的重要因素.随着NiO相含量的增加,磁化强度减小,矫顽力增大.在5 K下,γ-Fe_2O_3/NiO核-壳纳米花表现出一定的交换偏置效应(H_E=46 Oe),这来自于(亚)铁磁性γ-Fe_2O_3和反铁磁性NiO之间的耦合相互作用.与此同时,这种交换耦合效应也进一步提高了样品的矫顽力(H_C=288 Oe).