陕西周原遗址出土西周原始瓷工艺特征的初步研究

南方地区原始瓷出土数量较多且出土地点较为集中,从而对它的工艺和产地研究较为深入;而北方原始瓷因出土地点分布零散和数量的限制,对它的科技分析比较少。随着陕西周原遗址出土了大量原始瓷,有必要对该遗址出土的原始瓷做一个整体分析。为了探讨陕西周原遗址出土西周时期原始瓷的工艺特征,采用超景深三维视频显微系统和能量色散X射线荧光光谱分别对原始瓷胎釉微观结构和化学元素组成进行了观察与测试。显微观察可见：原始瓷胎质粗糙,胎中未熔颗粒、孔隙较多;施釉不均,釉层较为浑浊,分布较多气泡。化学组成测试结果显示：胎中Al₂O₃含量集中在11.8%～17.21%,SiO₂含量分布在75%～80.5%, K₂O含量分布在3%～7.85%;釉中CaO含量分布在11.08%～23.94%, P₂O₅含量分布在1%～3.18%、MnO含量分布在0.24%～1%,而釉中P₂O₅,MnO,K₂O含量较胎相对提高。结果分析表明：原始瓷胎料可能选用含较高钾的瓷石;釉应是添加了草木灰的钙釉;周原遗址的原始瓷工艺尚处于制瓷技术初级阶段。     

南方各窑址原始瓷产地特征的EDXRF分析

采用能量色散X射线荧光法分析了中国南方地区各窑址出土原始瓷标本胎釉的元素组成,并通过多元统计分析,结合陶瓷工艺学,深入地分析了各窑址原始瓷的产地特征,为未知窑口原始瓷的产地判别提供了可靠依据.     

安徽繁昌柯家冲窑青白瓷釉化学组成及其制釉工艺来源研究

为了解繁昌柯家冲窑青白瓷釉化学组成特征及其演变过程,并探索我国南方早期青白釉的工艺技术来源,本文运用能量色散X射线荧光光谱法(EDXRF)分析了柯家冲窑五代至北宋中期不同阶段青白瓷釉的化学组成,并将分析结果与同时期北方定窑白瓷釉及南方越窑青瓷釉化学组成进行了综合对比研究。结果显示,繁昌柯家冲窑青白釉化学组成在北宋中期时发生了明显变化,其中尤以SiO₂含量的下降和CaO含量的上升最为明显,着色元素Fe,Mn,Ti的氧化物含量自五代时期至北宋中期变化幅度很小,繁昌柯家冲窑青白釉釉色由偏白向偏青转变的原因可能与该窑瓷器胎色的不断加深有关。此外,主成分分析及具有相似功能特性的元素组合对比分析结果显示,繁昌柯家冲窑青白瓷釉的化学组成与北方定窑白瓷釉较为接近,其釉料配方工艺可能来源于同时期我国北方地区以定窑为代表的白瓷窑场。本文研究结果对了解我国早期青白瓷釉的化学组成特征及晚唐五代时期南、北方制瓷工艺技术交流问题等有重要学术价值。     

景德镇五代瓷器组成配方的EDXRF分析

景德镇早期制瓷工艺一直是学术界所关注的焦点问题之一。采用能量色散X射线荧光法分析了景德镇五代时期湘湖窑出土白瓷和青瓷样品的胎釉元素组成,并据此探讨其原料和配方。研究表明,五代时期景德镇湘湖窑白瓷胎体所用原料为瓷石,而青瓷瓷胎应是采用瓷石配以紫金土的二元配方;白瓷和青瓷瓷釉皆使用釉果加釉灰的配方,且青瓷瓷釉配方中釉灰的用量高于白瓷瓷釉。     

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。     

湖田窑宋代青白瓷的组成及呈色特征

景德镇宋代以生产青白瓷而闻名,其中湖田窑又是景德镇宋代窑址中最典型的一处,其生产的青白瓷精巧细致,有“假玉器”和“饶玉”之称。研究采用能量色散X荧光光谱分析仪和色差计,分析了湖田窑宋代青白瓷的胎、釉化学组成和色度值,初步探讨了不同时期青白瓷的组成、配方和呈色特征。研究表明,湖田窑北宋和南宋青白瓷胎体组成特征基本一致,均与当地瓷石原料较为接近,极有可能采用了附近的三宝瓷石原料制胎。瓷釉组成结果显示釉中含有较高的CaO和一定量的MnO和P₂O₅,表明湖田窑青白瓷釉为“钙釉”,且釉料配方中引入了一定量的草木灰。色度分析结果显示,湖田窑北宋和南宋青白瓷釉主波长分别为500和496 nm左右,均落在可见光波的绿色波段。但对比北宋和南宋瓷釉组成和色度结果发现,北宋青白瓷釉无论是组成还是色度数据结果均较南宋更为分散,且南宋青白瓷釉层呈色相较北宋样品b值更小,釉色更为偏蓝。研究认为,湖田窑青白瓷从北宋至南宋,釉料配方经历了从探索逐渐走向成熟、稳定的过程。研究结果不仅为景德镇湖田窑青白瓷的断源断代提供了数据支撑,也为湖田窑青白瓷制瓷技艺的传承和传播提供了一定的科学素材。     

新疆两处遗址出土绿松石文物的成分分析和产源判别

绿松石是一种产地有限,却在世界范围内被广泛使用的珍稀宝石资源,研究绿松石文物的矿料来源可为了解古代不同地区间珍稀资源的获取与交流模式、文化传播途径、早期贸易网络等学术问题提供帮助。新疆绿松石文物的矿料来源是近年来科技考古关注的热点问题之一,目前存在中原说、波斯说、新疆说和多元说等观点。研究新疆绿松石文物的产源,其难点在于既要保证文物的安全,又要确保分析数据的准确性,同时要避免样品表面污染对数据结果带来的干扰。鉴于此,采用等离子体原子发射光谱LA-ICP-AES对新疆加依、西沟两处墓地出土的绿松石进行化学成分分析,并结合秦岭东部五处产地的绿松石成分数据,经主成分分析绘制散点图——建立产地区分模型。主成分分析结果显示加依墓地样品中有五枚是罕见的锌绿松石,其余同西沟墓地绿松石的成分相近,均含有相对较高比例的Fe和Sr。结合中原地区的绿松石成分数据对比分析,发现新疆两遗址绿松石的微量元素特征相近,以高B2O低BaO为特征区别于中原地区的绿松石样品。在产地区分模型中,代表加依墓地和西沟墓地出土绿松石的散点聚集成团,且明显区分于白河、郧县、洛南、竹山、淅川五地的散点分布区域。综上结果表明新疆东部两处遗址的绿松石制品与中原东秦岭五处绿松石矿区所产矿料的成分差异较大,鉴于近年来新疆哈密发现与两处遗址同时代的绿松石采矿遗址,推测加依墓地、西沟墓地的绿松石制品其矿料来自中原地区的可能性较小。     

河南省清凉寺窑址出土富铁釉瓷的无损分析研究

富铁釉瓷在中国古陶瓷史上具有重要地位，综合利用光学相干层析成像技术(OCT)、光学显微镜(OM)、激光拉曼光谱技术(LRS)和X射线荧光光谱分析技术(XRF) 对河南省宝丰清凉寺窑址出土宋金时期富铁釉瓷样品进行无损分析研究，获取了富铁釉瓷的釉层结构、釉面析晶的物相信息及胎釉化学成分等信息，探讨了釉层断面OCT灰度图像特征与其显微结构之间的关系以及富铁釉瓷的烧制工艺。结果表明，酱釉瓷和柿叶红釉瓷表面及黑釉红斑区存在富铁析晶层，黑釉瓷釉层表面未发现富铁析晶层的存在。酱釉瓷釉层富铁析晶层中铁的氧化物以ε-Fe₂O₃晶体为主，而柿叶红釉层则主要是α-Fe₂O₃晶体，黑釉红斑层同时存在ε-Fe₂O₃，α-Fe₂O₃晶体以及磁铁矿。上述差异形成的原因与釉层化学成和烧制工艺存在联系。釉层中高含量碱土金属氧化物及氧化铁区域更容易析出氧化铁晶体。黑釉瓷烧成气氛以还原气氛为主，而酱釉瓷和柿叶红釉瓷则倾向于氧化烧成气氛，且柿叶红釉瓷的烧成温度高于酱釉瓷。该研究将OCT，OM，LRS与XRF相结合，有助于加强对富铁釉瓷的整体认知，为富铁釉瓷的断源断代提供更为丰富的线索。     

西坡遗址出土器物的光谱学分析

目前,光谱学分析已经成为支撑科技考古发展的重要技术手段,在产地研究、呈色机理、测年分析等方面发挥了重要作用。河南省灵宝市西坡遗址以其丰富的仰韶文化遗存被确定为"中华文明探源工程"的首选遗址之一,灵宝地区是仰韶文化庙底沟类型的中心地带,可能与传说中的黄帝时代文化相对应。不少考古专家认为,对西坡遗址的勘探和发掘将有助于揭开中华五千年文明的起源之谜。西坡遗址出土器物也较为丰富,包括陶器、玉器、石器等,还有一些较为特殊的青绿色熔块,这些熔块比后世原始瓷釉的出现要早1 000多年。本研究综合运用电感耦合等离子体质谱/原子发射光谱分析(ICP-MS/AES)、电子探针(EPMA)、拉曼光谱(Raman)等光谱学分析技术,对河南灵宝西坡遗址出土50件陶器和1件熔块进行了分析。西坡遗址出土陶器以红陶、褐陶为主,同时也存在彩陶、红皮陶(带红色陶衣的陶器)、黄色陶、黑灰陶等。以往的研究主要将不同颜色的陶器归因为不同烧制气氛,并没有研究不同类别陶器的原料来源。该研究通过对泥质陶器中16种微量元素含量的测定及多元统计分析,探讨了不同种类陶器的原料特征,为研究陶器的生产和流通提供一定的科学依据。同时,研究了部分彩陶的显微结构和黑彩的物相组成,分析了遗址出土青绿色熔块的材料属性和组成结构特征。结果表明,大部分带红色陶衣的陶器,其所用胎泥原料中Ba含量相对较高,与其他陶器有一定的区别,可能具有特殊的原料来源;彩陶表面黑彩的着色矿物原料为磁铁矿;青绿色熔块化学组成除锰磷含量较低外,与原始瓷釉的化学组成比较接近,这些结果为了解仰韶文化时期制陶工艺以及社会生产状况提供了科学依据。研究表明,基于元素分析和结构分析的多种光谱学分析技术联用在考古材料的研究中效果显著。     

南海一号出水景德镇窑与龙泉窑青瓷特征的无损分析研究

古代陶瓷产地研究是陶瓷考古的重要内容,也是科技考古工作者研究的重点。目前国内古代陶瓷产地研究主要依赖化学成分分析技术,对陶瓷釉层结构特征的无损分析研究却相对缺乏,难以对古代陶瓷进行全方位的认知。该研究首次将光学相干层析(OCT)与X射线荧光(XRF)光谱分析技术相结合,对南海一号沉船出水的南宋初期景德镇窑和龙泉窑青瓷瓷釉的断层结构特征和化学成分特征进行综合无损分析研究。首先采用扫频OCT成像系统对两个窑址青瓷瓷釉断层结构及装饰工艺特征进行了研究,分析了青瓷瓷釉类型、釉层厚度、釉层内气泡、包裹体、表面裂纹等特征及分布状况,对比了两窑址青瓷瓷釉断层结构特征,确定了可能采用的装饰工艺。其次,利用X射线荧光(XRF)光谱分析获得了两窑址青瓷胎釉的化学成分,对比研究了两个窑址青瓷胎釉化学成分差异,进而探讨了瓷釉断层OCT图像特征与釉层化学成分之间存在的联系。实验结果表明,景德镇青瓷和龙泉青瓷样品在釉层厚度、气泡、裂纹、包裹体等瓷釉断层结构特征上差异明显,在胎釉化学成分方面,两类青瓷在胎釉着色相关元素、釉层碱性氧化物等成分含量上也存在差异。同时,瓷釉断面结构特征差异与釉层化学成分差异存在紧密联系。实验证明,将OCT与XRF相结合是一种有效的辨别瓷器窑口的科学技术方法。     

Site preference of Ti and Nb in L12-ordered Co-Al-W phase and their effect on the properties of the alloy: first-principles study

In this work,the equilibrium structure,electronic and elastic properties of L1₂-ordered Co-Al-W and Co-Al-W-X(X=Ti and Nb)phase were calculated,using first-principles calculations.Among six nonequivalent sites(Al₁,Al₂,Co₃,Co₄,W₅,W₆),Ti and Nb prefer to occupy the W₆site,since the formation enthalpy of the system is lowest when Ti and Nb occupy the W。site.Both Ti and Nb most affect the density of states of Al atoms.Compared with the Al₂ site,which is the sub-preference site of Ti and Nb,the density of states of Al atoms is higher with the addition of Ti and Nb in the W₆site,which means that the latter system is more stable.According to the bulk modulus B,shear modulus G,Young's modulus E,hardness Hv and Poisson's ratioσ,for Co₃(AI,W)alloy,the addition of Ti and Nb in the W₆site decreases its hardness hut increases its duetility.This work cnnfirms that Ti and Nh can stahilize the Cag(Al,W)alloy and have a positive effect in solving the relatively poor ductility of this alloy,which has important implications for the development of cobalt.based alloys.     

Computational prediction of grain size during rapid laser surface modification of Al–O ceramic

The aim of this letter is to present a model including the fundamental non‐equilibrium effects to predict the microstructure evolution during the rapid solidification of laser surface modified Al–O ceramic system to understand grain growth and the physical process involved during the treatment. The obtained data is then compared with the actual measurements from micrographs. This approach is novel compared to other work in the similar field which have looked at the process only at the macroscopic level that included the extractions of macroscopic features such as melt depth and width. Such study is important as laser surface modification can be extended to dressing of alumina grinding wheel material, a part of the Al–O ceramic system. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Structure and mechanical properties of ceramic coatings fabricated by plasma electrolytic oxidation on aluminized steel

Ceramic coatings were formed by plasma electrolytic oxidation (PEO) on aluminized steel. Characteristics of the average anodic voltages versus treatment time were observed during the PEO process. The micrographs, compositions and mechanical properties of ceramic coatings were investigated. The results show that the anodic voltage profile for processing of aluminized steel is similar to that for processing bulk Al alloy during early PEO stages and that the thickness of ceramic coating increases approximately linearly with the Al layer consumption. Once the Al layer is completely transformed, the FeAl intermetallic layer begins to participate in the PEO process. At this point, the anodic voltage of aluminized steel descends, and the thickness of ceramic coating grows more slowly. At the same time, some micro-cracks are observed at the Al₂O₃/FeAl interface. The final ceramic coating mainly consists of γ-Al₂O₃, mullite, and α-Al₂O₃ phases. PEO ceramic coatings have excellent elastic recovery and high load supporting performance. Nanohardness of ceramic coating reaches about 19.6 GPa.     

激光诱导AlO自由基B2∑+–X2∑+跃迁光谱研究

基于激光诱导击穿光谱技术, 利用Nd:YAG脉冲激光激发Al₂O₃ (含量为99%)陶瓷片产生等离子体, 获得了AlO自由基B²∑⁺–X²∑⁺跃迁的33条发射谱线. 就AlO自由基光谱的时间演化规律和激光能量对谱线的影响规律进行了研究与分析. 结果表明, AlO自由基光谱出现在Al原子和Al离子光谱之后, 且持续时间较长. 当激光的脉冲能量由10 mJ起不断增加时, AlO自由基光谱强度逐渐减小, 且最大值出现时间随激光能量的增加而后移. 在此基础上, 进行了陶瓷等离子体在空气和氩气环境下的对比试验, 发现从Al₂O₃陶瓷片中激发所产生的AlO自由基必须有空气中O₂参与反应. 关键词： 激光诱导击穿光谱 AlO自由基 B²∑⁺–X²∑⁺跃迁光谱')" href="#">B²∑⁺–X²∑⁺跃迁光谱     

无损光谱技术在彩绘陶质文物分析中的应用进展

彩绘陶质文物拥有丰富的信息内涵,对于研究我国古代历史文化、经济商贸、科学技术发展起到极其重要的作用。但由于彩绘陶质文物的珍贵性和不可破坏性,普通分析技术难以满足其测试要求,近年来无损光谱技术被引入文物分析检测领域并逐渐得到应用。本工作从彩绘颜料分析、陶胎分析以及器物信息提取等三个方面阐述了激光拉曼显微光谱、激光诱导击穿光谱、能量色散X射线荧光光谱等无损光谱技术应用的现状、方法原理、特点及局限性,并对无损光谱技术在彩绘陶质文物分析中的应用进行了展望。     

Effect of Metal Substitution in BSCCO Ceramic Superconductors

The fabrication, electrical, and optical properties of ceramic Bi_2-xM_xSr₂Ca₂Cu₃O_y (where M=Al or Ni and x=0.3) superconductors are described. Resistivity measurements reveal that when Al is partially substituted at the bismuth site in the BiSrCaCuO compound, T _c decreases to 77 K and the nickel-substituted compound shows a T _c of 70 K, compared to the undoped ceramic BiSrCaCuO samples with T _c of 85 K. Infrared reflectance measurements, which cover the 50-4000 cm^–1 range, find that the reflectance from the ceramic samples decreases in the metal-doped samples. The observed phonon modes in the infrared conductivity spectra (obtained by Kramers-Kronig analysis) decrease in strength and some features are completely smeared out. Furthermore some of the modes are observed to shift slightly in the frequency on doping, the change in the T _c and vibrational modes is attributed to destabilization of 2223 phase.     

Al掺杂浓度对ZnO陶瓷释能电阻材料性能的影响

为了制备ZnO释能电阻并研究Al掺杂浓度对ZnO释能电阻材料的影响,通过改进的制陶工艺制备了不同Al掺杂浓度的ZnO导电陶瓷。实验结果表明,Al掺杂浓度对ZnO释能电阻的导电性、能量密度和线性度均有较大的影响。Al的掺杂能较好地改善ZnO释能电阻的线性度,非线性系数可低至1.02;Al掺杂能很好地控制ZnO的电阻率,使其达到0.54 Ω·cm;Al掺杂还能较好地改善ZnO陶瓷的均匀性和密度,从而提高ZnO释能电阻的能量吸收密度,能量吸收密度高达720 J/cm³,较金属释能材料高出2~3倍。     

Deposition of duplex Al2O3/aluminum coatings on steel using a combined technique of arc spraying and plasma electrolytic oxidation

Plasma electrolytic oxidation (PEO) is a cost-effective technique that can be used to prepare ceramic coatings on metals such as Ti, Al, Mg, Nb, etc., and their alloys, but this promising technique cannot be used to modify the surface properties of steels, which are the most widely used materials in engineering. In order to prepare metallurgically bonded ceramic coatings on steels, a combined technique of arc spraying and plasma electrolytic oxidation (PEO) was adopted. In this work, metallurgically bonded ceramic coatings on steels were obtained using this method. We firstly prepared aluminum coatings on steels by arc spraying, and then obtained the metallurgically bonded ceramic coatings on aluminum coatings by PEO. The characteristics of duplex coatings were analyzed by X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The corrosion and wear resistance of the ceramic coatings were also studied. The results show that, duplex Al₂O₃/aluminum coatings have been deposited on steel substrate after the combined treatment. The ceramic coatings are mainly composed of α-Al₂O₃, γ-Al₂O₃, θ-Al₂O₃ and some amorphous phase. The duplex coatings show favorable corrosion and wear resistance properties. The investigations indicate that the combination of arc spraying and plasma electrolytic oxidation proves a promising technique for surface modification of steels for protective purposes.     

用于XeF蓝绿激光器的表面放电光泵浦源

基于Al2O3陶瓷、BN陶瓷和聚四氟乙烯三种基底建立了分段表面放电光泵浦源,对比研究了这三种表面放电光泵浦源的电学特性、辐射特性和烧蚀特性。利用放电波形计算了表面放电光泵浦源的等效电感、等效电阻和沉积效率,应用光谱法比较了它们的紫外辐射强度,并采用平均线烧蚀率评估了三种泵浦源的耐烧蚀性能。通过比较研究发现,在充电电压为13.5~26.8kV、间隙长度为8cm、放电室内混合气体气压为100kPa条件下,三种泵浦源中Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源的沉积效率最高,大于82%;辐射光谱具有紫外增强效应,紫外辐射最强;平均线烧蚀率最小(小于0.15μm/shot),耐烧蚀性能最好。研究结果表明采用Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源作为大功率重频XeF蓝绿激光器的泵浦源,可提高XeF蓝绿激光器的寿命。     

A theoretical investigation of adsorbate-induced surface relaxation effects using cluster models: Al on Si(111)

Differently sized cluster calculations are used to investigate theoretically the preferred adsorption site for an Al adatom on the Si(111) surface. By performing partial geometry optimizations at the Hartree-Fock level on AlSi_n subclusters around the site of interest we find significant Al adatom-induced surface relaxation effects distorting the Si atoms from their bulk lattice positions. The largest relaxation effects take place at the T₄ site resulting in Al adsorption at the T₄ site to be 5 kcal/mol more stable than at the H₃ site and considerably more stable than adsorption at the T₁ site. However, we only have confidence in this result after performing for the T₄ site a partial geometry optimization on the AlSi₅ subcluster in the AlSi₂₆H₂₄ cluster and by including appropriate correlation corrections.