现代青瓷烧制中微量元素对胎釉性能的影响

引言

青瓷是我国传统陶瓷艺术中的一颗明珠，它所特有的艺术魅力与其胎釉性能有着密切的联系。在近代青瓷烧造中微量元素虽然含量不多，但对胎釉结构和性能的形成起着不可缺少的作用。它们的出现和变化能够显著影响青瓷质地，颜色和稳定性。但目前关于微量元素在青瓷烧成过程中的功能还需要进行系统的研究，而揭示微量元素对胎釉性能影响的机理具有一定的理论意义和现实指导意义。

一、现代青瓷烧制中微量元素的特点

现代青瓷在烧造过程中微量元素表现出了多维度独有的特征。观察其来源，我们可以发现它不仅来自天然的矿物，例如黏土、石英和长石中的杂质元素，还受到了外部因素的影响，如加工设备的磨损导致的金属微粒的形成、环境中尘等、来源多样使微量元素组成复杂多样。从含量上看，微量元素一般呈痕量级，其质量分数常小于 1，但是“数量微效著”极微量的变化即可明显地影响胎釉性能。另外，微量元素的性质很容易受到烧制工艺的影响，不同的温度曲线、气氛条件（氧化或还原）以及烧制时间，都会改变微量元素的存在状态和活性，使之产生氧化，还原和固溶，再产生新物相。与此同时，许多微量元素间也存在着协同或者拮抗的关系，它们之间错综复杂的相互关系也进一步加大了对微量元素作用机理研究的难度。

二、现代青瓷烧制中微量元素对胎釉性能的影响

（一）微量元素对胎釉界面结合强度的调控

当代青瓷烧造中微量元素对于胎釉界面结合能的强弱起着关键作用。当胎体及釉料中铁，钛，钙等微量元素存在于高温烧制阶段时，它们将通过复杂物理化学反应促进胎釉界面过渡层的生成。研究证明适量铁元素能在界面上形成铁橄榄石结晶，它们就像“分子桥”一样有效地强化胎釉间的机械嵌合。电子探针显微分析（EPMA）的检测结果表明，在胎体中铁元素的质量分数被控制在0.8%-1.2% 的范围内，而釉料中铁元素的质量分数则控制在 1.5%-2.0% 的区间内，在胎釉界面，过渡层的厚度可以达到 15-20μm. , 这使得界面的结合强度可以达到 18-22MPa 。与没有添加适当铁元素的样本相比，这种结合强度提高了大约 30% 。钛元素对界面结合强度的影响也是明显的。钛离子半径和硅离子接近，高温时可以部分替代硅氧四面体中硅离子形成固溶体使界面上表面能下降，从而使胎釉间润湿性提高。实验数据表明，在釉料中钛元素的质量分数从 0.1% 提升至 0.5% 的情况下，胎釉界面的接触角从 35^∘ 降至 20^∘ ，这一变化有效地增强了釉层在胎体表面的附着性能。

（二）微量元素对釉面质感和光学性能的塑造

微量元素是现代青瓷釉质感与光学性能形成的关键要素。以铁元素为例，它在不同烧制气氛中表现出不同价态，显着影响釉面的色彩与质感。在还原的环境条件下，三价铁被转化为二价铁，当釉料中的二价铁的质量比例为 1.2%^- 2.5% 时，釉面会展现出一种鲜艳夺目的色彩，这是由于二价铁离子在可见光长波部分吸收很弱，使釉面表现出独特的青绿色所致。同时铁的存在也影响釉面乳浊效果，铁和磷，钛共存时会在釉面生成细小晶体或者非晶态颗粒而发生散射效应。研究发现，在釉料中磷元素的质量分数范围为 0.3%-0.6% 、钛元素的质量分数在 0.2%-0.4% ，以及铁元素的质量分数约为 1.8% 的情况下，釉面的散射系数能够达到 0.8-1.2m-1 ，从而让釉面展现出一种柔和而温润的玉石质感。锰元素还在釉面的光学性能中发挥着独特的作用。在釉中，锰离子能够生成多种不同价态的化学物质，特别是当锰元素的质量分数处于 0.5%-1.0% 的范围内时，其氧化物能在釉面上形成纳米尺度的微晶结构，这类微晶能够对光线进行干涉和衍射，从而赋予釉面一种独特的光泽效果。通过使用分光光度计进行测量，我们观察到含锰的釉面在 60^∘ 的入射角度下，其镜面的光泽度可以达到75-85GU, 这比不含锰的釉面提高 20% 。

（三）微量元素对胎釉热膨胀系数的协调作用

现代青瓷烧造工艺中胎釉热膨胀系数是否匹配直接关系到成品的品质，微量元素对这一工艺起到了至关重要的配合作用。研究表明，像钾、钠这样的碱金属元素可以显著地减少釉料的热膨胀系数。当釉料中的氧化钾含量从 2% 上升至 5% 时，釉料的热膨胀系数会从 7.5×10^-6/^∘ C 减少到 5.8×10^-6/^∘ C，其原因是碱金属离子半径大，充填于硅氧网络结构间隙内，减弱网络结构紧密程度，使得釉料受热后更容易膨胀起来，使热膨胀系数减小。与之相对，碱土金属元素如镁、钙等，在适量添加时（镁元素质量分数 1%-3%，钙元素质量分数 5%-8%) ），能够增强硅氧网络结构，提高釉料的热膨胀系数。热机械分析仪（TMA）的测试结果表明，当添加适当的镁和钙元素后，釉料的热膨胀系数可以从 6.0×10^-6/^∘ C 增加到 C。就胎体而言，铝元素对胎体热膨胀系数有明显影响。当胎体中氧化铝质量分数在 18%-22% 时，胎体的热膨胀系数处于 4.5×10^-6/^∘ C-5.5×10^-6/° C 的范围。通过对胎釉微量元素种类及含量的合理配置，可使胎釉的热膨胀系数之差保持在一个适宜的范围。研究发现，在胎体热膨胀系数为 5.0×10^-6/^∘ C 和釉料热膨胀系数为 5.8×10^-6/^∘ C 的条件下，两者之间的差异达到了 0.8×10^-6/^∘ ° C，在这种条件下烧制出的青瓷成品釉面不容易产生裂纹或脱落，能形成较好的压应力，显著提高青瓷质量及耐久性。

结束语

总之，微量元素对当代青瓷烧成过程中胎釉性能所产生的影响具有多维度和复杂性特点。从界面结合强度至釉面质感和热膨胀系数等各个环节均和微量元素的类型，含量和作用机制密切相关。今后，我们需要进一步加深微量元素影响规律研究，并通过精准调控微量元素成分和工艺条件来创新和突破现代青瓷烧制工艺，促进青瓷艺术绽放出新时代的异彩。

参考文献

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