战国秦汉时期费昂斯制品的制备及铅钡玻璃研究

摘要

费昂斯制品被学者称为是原始玻璃的雏形，我国战国至秦汉时期十分常见的蓝紫色八棱柱状费昂斯制品更以其独特的铅钡成分和特殊的风化形貌受到国内外学者的广泛关注。本文从该类器物的显色成分中国紫（Chinese Purple，BaCuSi2O6）和中国蓝(Chinese Blue，BaCuSi4O10)的合成反应入手，层层深入，结合古代样品分析，最终在实验室条件下模拟成型工艺过程并得到与原始费昂斯文物较为相似的产物。主要研究内容和结果如下: 1.合成了中国紫和中国蓝颜料，研究了合成方法、钡源及含铅催化剂对硅酸铜钡颜料合成反应的影响。通过对产物的XRD分析及显微结构研究，得出了高温固相法更适宜作为模拟实验的反应方法，以BaCO3为钡源的配方更易在实验室条件下获得较为纯净的产物。通过SEM、TG(DTG)、XRD研究，得出PbCO3催化剂比PbO和PbS可有效降低合成反应温度，在600-700℃范围内可使BaCO3分解，从而合成出较为纯正的中国紫颜料。 2.对两件风化严重的蓝紫色费昂斯八棱柱状物分别进行了SEM+EDX测试和拉曼光谱研究，发现由不同检测方法得到了相同的结果，即外部结壳的主要成分均为SiO2，PbCO3，Al2O3及钡盐(BaCO3或BaSO4)，而内部风化层中主要显色成分均为中国紫。 3.对中国战国秦汉时期蓝色费昂斯料珠的加工成型过程进行了初步实验室模拟试验采用XRF对古代蓝紫色费昂斯制品进行了化学成分研究，获得了模拟料珠的实验配方。对经过手工成型后的模拟产物进行XRD、显微分析，并与古代料珠进行宏观和显微结构比较后，确定其为与古代产物相似程度较高的模拟产物。 4.对八棱柱状费昂斯制品模拟成型过程中涉及的铅盐含量与烧制温度，烧结次数，成型压力，成型方法等因素进行了研究。通过模拟样品与文物样品密度、孔隙率的比较得出铅含量严重影响着费昂斯制品的成品状态，常见的高铅含量费昂斯制品，最高反应温度一般不会超过950℃(铅盐含量＞35 wt％)。蓝紫色八棱柱状费昂斯制品的原料粉末应为二次烧结粉末，成型过程中的压力参数应在1500-2000 psi(10.34-13.79MPa)范围内，采用的成型方法应为先成型（柱状）后打磨的方法，最终获得了与古代样品十分形似的模拟产物。 5.分析研究了两件中国古代秦汉时期绿色八棱柱状铅钡玻璃样品中的针状物质，对其进行成分EDX和形貌SEM分析及拉曼光谱测试后，根据EDX分析结果及实验室合成物质的XRD、拉曼光谱比对，确定古代样品中该针状物的组成应为BaSiO3、PbSiO3及Al2O3。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 八棱柱状费昂斯制品及其形制研究

1．1．1 费昂斯与八棱柱状费昂斯制品

1．1．2 八棱柱状文物的形制研究

1．2 中国紫、中国蓝的用途及研究进展

1．2．1 中国紫和中国蓝

1．1．2 硅酸铜钡盐及其合成研究

1．1．3 埃及蓝的研究与模拟实验

1．3 费昂斯与中国古代铅钡玻璃

1．3．1 费昂斯与中国古代铅钡玻璃的关系

1．3．2 我国古代玻璃的组分及引入溯源

1．3．3 铅钡玻璃中的硅酸盐副产物

1．4 研究方法

1．5 论文选题意义及研究内容

1．5．1 论文选题意义

1．5．2 研究思路和内容

1．5．3 本论文创新点

第二章 中国紫、中国蓝颜料的合成及影响因素研究

2．1 引言

2．2 中国紫、中国蓝合成反应的基本配方及所用药品

2．3 中国紫颜料的合成及其影响因素

2．3．1 钡源选择实验

2．3．2 中国紫颜料合成方法选择

2．3．3 含铅助熔剂对中国紫合成反应的影响

2．4 中国蓝颜料的合成及其影响因素

2．4．1 高温固相法合成中国蓝

2．4．2 中国蓝碳酸钡配方中不同含量碳酸铅对反应的影响

2．4．3 硅含量对中国蓝生成反应的影响

2．5 本章小结

第三章 中国紫、中国蓝费昂斯样品的检测及初步模拟成型

3．1 引言

3．2 柱状蓝紫色费昂斯制品样品检测

3．2．1 样品描述

3．2．2 蓝紫色费昂斯八棱柱MAHP12的检测

3．2．3 蓝紫色费昂斯柱状物MAHP10的检测

3．3 蓝色费昂斯料珠的制作工艺模拟实验

3．3．1 样品检测及模拟配方的确定

3．3．2 料珠成型模拟及分析

3．4 本章小结

第四章 八棱柱状费昂斯制品成型工艺及影响因素研究

4．1 引言

4．2 铅盐含量与烧制温度

4．2．1 铅盐含量对烧制产物的影响分析

4．2．2 铅盐含量与费昂斯制品熔融温度关系实验

4．3 烧结次数对成型的影响

4．3．1 实验配方

4．3．2 烧结次数实验

4．4 成型压力影响

4．4．1 压力试验

4．4．2 样品密度及孔隙率研究

4．5 成型方法

4．5．1 陶质模具模压成型实验

4．5．2 打磨成型实验

4．5．3 二次加料实验

4．6 本章小结

第五章 铅钡玻璃文物检测及副产物研究

5．1 引言

5．2 样品描述及研究方法

5．2．1 样品描述

5．2．2 合成实验

5．2．3 仪器及方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 电镜及EDX结果分析

5．3．2 硅酸盐副产物的合成与分析

5．3．3 拉曼光谱测试结果

5．3．4 古代铅钡玻璃和费昂斯制品中含钡硅酸盐的形成讨论

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

附表1 硅酸铜钡颜料不同含铅含量对应氧化物配方计算表

致谢

研究成果及发表的学术论文

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