青铜文物光电子能谱分析

采用光电子能谱(XPS)分析方法研究了成都金沙遗址出土铜条和方孔型器两种青铜表面锈层膜的元素及其化学状态.实验结果表明,铜条和方孔型器青铜的锈层膜中都存在纯铜晶粒和PbCO3/PbO,但没有发现导致"青铜病"的有害Cl元素,而在方孔型器锈层膜中发现有S2-/SO42-.铜条和方孔型器夹层锈层膜中的Sn元素完全以SnO2形式存在,从而使青铜合金免遭进一步腐蚀.此外,还结合实验结果讨论了青铜的腐蚀过程与环境之间的关系.     

低合金钢的大气腐蚀规律研究

大气腐蚀受自然环境影响因素很多.通过暴露试验,对09CuPTiRE等8种低合金钢和普通碳钢(A3钢)在宜昌、三斗坪、秭归3个试验点进行了大气腐蚀试验,获得了1,2,5 a的腐蚀数据.采用扫描电镜、X射线衍射仪和电子探针分别进行了锈层形貌观察、结构分析及锈层内合金元素分布的测试,采用电化学腐蚀测试仪对锈层进行了阳极极化曲线测定.结果表明:试样在宜昌站的平均腐蚀速率(16.9～23.9 μm/a)是三斗坪站(9.4～14.6 μm/a)的1.5倍左右;耐蚀性最好是09CuPTiRE钢,暴露5 a后其相对耐蚀性在三斗坪约为A3钢的1.54倍,在宜昌约为A3钢的1.41倍.锈层的物理分析及阳极极化曲线的测定验证了暴露试验结果.     

近海大气中耐候钢表面保护锈层残余应力分析

本文观察了锈层/耐候钢界面形貌以及锈层致密情况的变化,建立了锈层/基体界面模型,通过Ansys5.3有限元程序模拟计算,分析了锈层中应力分布情况.在低合金钢大气腐蚀过程中,表面在电化学电位低的地方形成腐蚀坑;在腐蚀坑腰部锈层中存在着应力集中.此外锈层首先开裂,加速此处基体腐蚀,加大了腐蚀坑曲率半径,有利于锈层/基体界面平直化,减弱应力集中程度.促进致密锈层形成.     

17-4PH不锈钢在不同浓度HCl环境中的电化学腐蚀行为

为了探明17-4PH不锈钢在HCl溶液中的腐蚀行为,采用动电位极化和电化学阻抗测量了其在不同浓度HCl溶液中腐蚀性能,通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)和X射线光电子能谱(XPS)等技术研究了锈层对腐蚀行为的作用机制.结果 表明:17-4PH不锈钢在HCl溶液中随着HCl浓度的增大,腐蚀电流密度(Jcorr)增大,锈层电阻和电荷转移电阻减小;当HCl浓度超过10％,腐蚀电流密度快速增加,15％ HCl溶液中的Jcorr比10％的增加1倍多.基于此,提出了2种不同的等效电路对17-4PH不锈钢的电化学阻抗谱进行了拟合.HCl溶液浓度小于等于10％时,17-4PH试样表面具有双锈层结构,其中,Cu元素富集在外层结构中;而浓度大于10％时为单一锈层结构.锈层的不同结构是腐蚀机制和性能产生差异的原因.     

热氧化对Zr基块体金属玻璃腐蚀行为的影响

本文系统研究了空气中热氧化对Zr-Cu-(Nb)-Ag-Al-Be块体金属玻璃在含Cl~-溶液中腐蚀行为的影响。热氧化后:样品表面生成0.3~0.4μm厚的氧化层,层内Al和O富集;含Nb样品点蚀电位和自然腐蚀电位明显增大,不含Nb样品极化曲线却无明显变化;浸泡实验中样品表面的腐蚀坑密度显著降低,腐蚀坑内Cu富集、Zr贫化。X射线光电子能谱结果显示热氧化后含Nb样品表面含有Nb_2O_5和更低的Cu含量,而其它元素与不含Nb样品相似。因此,热氧化能更显著地改善含Nb样品耐蚀性能的原因可能是含Nb_2O_5的氧化膜更加致密,以及该氧化层能更有效阻碍Cl~-扩散。     

添加元素对TiMeXN多元膜XPS谱的影响

采用XPS方法研究了TiMeXN多元膜内各元素的化学状态,结果表明,添加元素改变了TiN中Ti元素特征峰的位置和形状.首先,使Ti、N峰强度增大,O峰强度减弱;其次,使Ti2p1/2峰、Ti2p3/2峰和N 1 s的双峰现象基本消失,氮化物薄膜中Ti的化学状态基本趋于一致;再次,随着微量元素总含量的增高,Ti2p峰的多重分裂值减小,直至使Ti2p1/2峰和Ti2p3/2峰部分重迭.在多元膜中,微量添加元素本身以"正离子"或"负离子"的形式存在,形成微量第二相.     

13Cr油套管钢CO2腐蚀产物膜的能谱分析

利用高温高压釜,模拟油田腐蚀环境条件,采用13Cr油套管钢制备了CO2腐蚀产物膜,借助电子扫描显微镜（SEM）观察了腐蚀膜的表面和横截面形貌,通过X射线能量散射分析（EDAX）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子光谱（XPS）等方法测定和分析了腐蚀产物膜的组成,以推测13Cr钢的CO2腐蚀机制。结果表明,13Cr钢在试验条件下以均匀腐蚀形成的CO2腐蚀产物膜具有双层结构;该腐蚀产物膜主要含有Fe、Cr、C和O四种元素;表层主要是粗大松散的FeCO3晶体颗粒堆积而成,内层是细小致密的晶态FeCO3和非晶态的Cr（OH）。微粒构成;内层膜较好的致密性和离子透过选择性是13Cr钢具有较好耐CO2腐蚀性能的主要原因。     

Cr/CrN多层膜的结构及腐蚀性能研究

利用电弧离子镀设备,在45#钢基体上制备了两种调制比的Cr/CrN多层膜.采用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、M273A电化学系统等技术分析了薄膜的相结构、表面形貌、横截面元素分布、模拟海水中的抗腐蚀性能.结果表明:膜层主要由CrN、Cr2N和Cr组成,以Cr2N(111)为择优取向;膜层为Cr层-过渡层-CrN层的"三明治"调制结构;Cr/CrN多层膜结构与中间Cr层的存在可以显著提高基体和单层CrN抗腐蚀性能,45#钢+Cr/CrN(5/10)的防护体系抗腐蚀性能最佳.     

紫铜及铝青铜合金高耐蚀性阳极氧化工艺研究与生产应用

为改良T1紫铜、QAl9-4铝青铜合金的外观并提高耐腐蚀性能,使用氢氧化钠、钼酸铵的水溶液作为工作溶液,对T1紫铜、QAl9-4铝青铜合金进行阳极氧化处理。采用扫描电子显微镜、能谱和金相显微镜测试2种材料表面的阳极氧化膜层的显微形貌、主要成分和金相组织,从而优化阳极氧化工艺参数。通过外观检测、附着强度测试、耐高温、中性盐雾试验等检测方法考核了阳极氧化膜层的综合性能。结果表明：阳极氧化电流密度为1.0 A/dm²,时间为25～30 min,温度为80～90℃时,可以获得厚度为1～3μm、可耐温400℃的黑色氧化膜。经适当封闭处理的2种材料表面的阳极氧化膜层阻碍了腐蚀介质的扩散,T1紫铜耐腐蚀性提高6.0倍,QAl9-4铝青铜合金耐腐蚀性提高2.5倍。生产应用表明该工艺稳定、操作简便,适用于T1紫铜、QAl9-4铝青铜合金材料产品大批量生产,能够满足产品装饰性、消光性、耐高温性和耐腐蚀性要求。     

铝青铜/Ti80合金/2205不锈钢在海水中电偶腐蚀行为研究

采用失重法和电化学方法研究了铝青铜、Ti80合金和2205不锈钢之间的双金属偶合及三金属偶合体系的电偶腐蚀行为,结果表明,Ti80在海水中的自腐蚀电位为正,耐蚀性好,2205不锈钢次之,铝青铜电位为负。海水全浸条件下,铝青铜分别与Ti80、2205不锈钢组成偶对体系时均作为阳极且腐蚀加速,腐蚀速率约为自腐蚀速率的2倍。对于铝青铜/Ti80/2205不锈钢复杂偶合体系,Ti80作为阴极腐蚀速率没有明显变化,2205不锈钢作为阴极腐蚀则有所减缓,铝青铜作为阳极腐蚀加快。当强阳极铝青铜面积相对减小时,Ti80合金腐蚀仍然没有明显变化,铝青铜腐蚀变快。     

中国古代青铜器表面鎏镀技术（二）

3鎏镀与鎏焊 3．1鎏镀工艺 鎏镀富锡铜时鎏镀件置于炉中不免相互紧靠,甚至上下叠放。若镀件之间不放置范板相隔,加热去汞时不免会有镀液流淌而导致上下两鎏镀件焊在一起。如果说商代早中期就有了鎏镀富锡铜的青铜器,则最晚在商代晚期已有少数鎏焊件。考古学者认为,两周时期青铜器已采用铜焊工艺。     

Ag/AgCl微电极束的制作及其原位检测焊缝局部腐蚀的效果

金属焊接件焊缝处易优先发生腐蚀,单个微电极难以测量焊接件同一时刻、不同位置的局部腐蚀行为。自制了Ag/AgCl微电极束,用其测试了X80钢焊接件在天然海水和模拟的咸淡水(0.1 mol/L NaCl溶液)中以及X65-316L焊接件在模拟的酸性海洋大气环境(0.1 mol/L,pH=2的NaCl溶液)中的电位分布,预测了焊材的局部腐蚀行为。结果表明:制作的Ag/AgCl微电极束性能稳定,用其测定X80焊接件和X65-316L焊接件在不同环境中的电位分布,可准确推测腐蚀发生的位置。     

三维数字重建在青铜器修复中的应用研究

如何利用数字化手段将文物碎片进行三维重建是当前考古学家和历史学家关注的问题。利用三维激光扫描仪获取了青铜器陶范残片的数据,利用人机交互的方式去除噪声点,利用变分法的隐式曲面建立点云数据的曲面,利用最邻近点法实现点云数据的转换,利用分形插值的方法进行三维曲面上的空洞修补,利用逆向工程和三维建模软件调整陶范模型的形状、纹饰、结构,对陶范进行反转法线处理,得到青铜器碎片。然后计算旋转轴,将青铜器碎片沿轴均匀排列,得到三维青铜器模型,并对缝隙进行修补。运用二维图像处理软件对需要进行纹理映射的纹饰进行修订,最后利用三维打印软件修复转换过程中的片面破损,并进行三维打印,得到真实的青铜器样本。从得到的青铜器来看,纹饰完整,器形规整,完全满足设计的要求。     

面向创意设计的青铜器纹样数据库设计研究

目的 对丰富的青铜器纹样资源进行整理与组织,满足设计师利用青铜器纹样进行创意设计的需求,助力传统文化输出。方法 对青铜器纹样的装饰母题、装饰艺术和语义进行解析,对设计师借助文化资源数据库获取设计原型和设计知识的行为与思维过程进行探索,从而提炼元数据标签,确定可视化元素,建立包括1154条青铜器纹样数据在内的数据库。结果 面向创意设计的青铜器纹样数据库,实现了对青铜器纹样数据的多维信息呈现,为设计师提供了一个快速学习和获取青铜器纹样原型与知识的平台,有助于设计师了解数据中隐藏的特征、关系和模式。结论 青铜器纹样数据库的可视化方式符合设计师的认知舒适性,为打造针对设计师群体的数字文化资源专业平台提供了新的思路。     

新型青铜器缓蚀剂的研制及其应用效果

近年来,青铜器保护方法由一般的清除粉状锈转向高效缓蚀剂的应用,并成为研究热点.介绍了加速青铜器腐蚀的多孔氧电极机理,提出了加入氧还原反应抑制剂改进缓蚀剂的新思路.采用电化学Tafel曲线法进行腐蚀电流的测试并对缓蚀效果作出定量的评价.结果表明,在传统的苯骈三氮唑(BTA)中添加钝化促进剂后缓蚀效率可由原来的68.39%提高到97.81%,已对郑州博物馆2批文物进行了保护试验,至今未见新锈生成.对青铜盆残片保护前后腐蚀电流的测试结果分别为2.636×10-9 A和1.687×10-10A,缓蚀效率为93.6%.该缓蚀剂已成功应用于焊丝等表面铜层的抗变色处理.     

知识图谱视角下的中国青铜器可视化分析

目的 中国青铜器研究经历了长期自主研究和门类建构过程,现已经形成了系统研究体系,为了更好促进青铜器文化的研究发展,对青铜器文献进行可视化梳理研究。方法 采用知识计量软件CiteSpace对中国知网CNKI数据库2000—2020年时间段内,以青铜器为篇名的文献展开分析。对文献年度发文量、作者、机构、关键词聚类和突现进行研究,得到青铜器的研究热点、前沿研究动态及学科演进路径。结论 运用关键词聚类分析法,得到10个主题5大类别的聚类研究热点;关键词能突现早期、中期、近期前沿发展路径;关键词时区图生成青铜器研究领域演进趋势,早期研究从青铜器文化价值、铭文、纹饰方面展开,建立了分期断代谱系,注重青铜器文化价值研究;中期以铸造工艺、材料科学分析为主;近期以青铜文化现代传承、创新思维在青铜器的现代设计应用为重点。以数据和图谱为依据对青铜器文献进行研究,有助于相关学者了解青铜器的研究热点和发展趋势,为青铜器研究提供了理论参考。     

铜锡青铜合金腐蚀过程中的电化学与微结构特征研究

采用电化学分析技术,如开路电位(OCP)、极化曲线(Tafel曲线)、电化学阻抗谱(EIS)等,并结合显微组织观察研究不同锡(Sn)含量的青铜合金在NaCl、Na_2SO_4溶液中的腐蚀过程。结果显示高Sn锡青铜具有更好的耐腐蚀性;对锡青铜合金中显微组织的观察发现α相的点蚀坑明显多于δ相,表明在电解质溶液中α相更易发生腐蚀。本研究为古代青铜器的锈蚀防护提供了基础数据,具有较重要的指导价值。     

广西铜镜纹样在旅游文创产品设计中的应用

目的基于文物保护与利用的视角,将广西铜镜纹饰元素运用到旅游文创产品设计中,力求追寻古典文物纹饰之美新生机。切实实践文物保护与利用工程,使之坚定民族自信,展现民族瑰宝的魅力之魂。方法使用KANO模型分析与归纳用户关于旅游文创产品的相关需求,并利用FAST分析法建立功能树补充KANO模型在需求纵向分析中的不足,再根据纵向排序选取功能树中合适的设计元件,应用在旅游文创产品设计实践中,从用户需求角度验证广西铜镜纹样应用在旅游文创产品设计中的可行性与实用性。结果结合广西瑞兽葡萄镜纹饰,设计出了一款极富广西特色的旅游文创产品。结论通过KANO模型和FAST分析法的有机结合,充分利用广西铜镜文物资源设计旅游文创产品,既符合消费者对旅游文创产品的心理需求,又对广西当地文化传承与保护具有重要意义。     

汉代铜镜的耐蚀性分析

为研究汉代铜镜的耐腐蚀性能,采用金相检验、扫描电镜和能谱分析、显微硬度测试以及腐蚀试验等分析手段对三面汉代铜镜残片的结构和成分进行了分析。结果表明：在铜镜表面形成了一层致密的SnO2氧化膜,能阻止基体铜合金进一步被氧化腐蚀。另外,铜镜的耐腐蚀性能与古代的热处理技术有关。