蚌埠双墩春秋一号墓部分青铜器成分及金相分析.pdf

第6 3 卷第1 期 20I1 年2J l 有色 金 属 N o n f i r r o u t ．iM e t a l s V 0 1 ．6 3 ．N o ．1 F e b ．201l D O I 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 1 0 2 1 1 ．2 0 1 1 ．0 1 ．0 3 5 蚌埠双墩春秋一号墓部分青铜器成分及金柚分析 胡飞，秦颍 中国科学技术大学科技史与科技考古系，合肥2 3 0 0 2 6 擒要利J } jx 射线荧光光谱 X R F 和金棚轻微镜埘蚌埠双墩存秋一号蓐H { 十的部分菏铜制品进行成分和会辑1 分析。其 中成分董要禽l f 铜锡铅．井还包含彳j 其他一氆少髓的锰铁锌等元素．铜禽l i f 梆存7 5 ％左右．锡禽l l } 祚2 0 ％左f i ．样品较纯净．尖杂 少．都具有良好的铸造性能和岛硬度。金柯I 娃微镜观察发现小I I l l 成分娃爪不| I T l 的金丰吲i } 予。经过锻打的肯铜制服则铅含髓较低 凡金棚| 冬I 璐娃爪为等轴 和挛晶结构．A 接浇注的菏铜制品铅的含镀符合正常范I 硝儿金棚图i 搿显示为枝艏状智i 协．『互映j i { 蚌埠舣 墩存秋一号桀} { ；土的部分菏钢制晶的铸造技术L 三达到成熟阶段。 关键词冶金史；青铜制品；金栩；锻打；铸造 中图分类号K 8 7 6 ．4 1 ；K 8 7 8 ．5 ；T r 8 I l文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 l I 2 0 1 1 0 1 0 1 5 3 一0 4 蚌埠双墩春秋一号篡位于市区淮河以北3 k m ， 淮河上区小蚌埠镇双墩村境内，双墩村因有两座硕 大的古摹葬封土堆故名，两墓棚距8 0 m 。蚌埠双墩 春秋一号墓葬结构，主要由封土堆、墓道和篡坑三个 部分组成。该墓葬随葬品十分丰富，随葬品以大量 的铜器、彩绘陶器、石器、玉器为主，其他有少最的几 何硬纹陶瓮、陶盆、灰陶钵、小陶罐等以及海贝饰件、 金箔饰件等，计4 0 0 多件。不包括另外编号的2 0 0 0 多件土偶和因腐朽无法计数的漆木器。铜器占大 宗，有编钟一组9 件。容器有鼎5 件、鹰2 件、簋4 件、豆2 件，其他有岙、匝4 件、盘、觑、勺、盒等。工 具有刀、锛、离岸。车马器有车軎1 0 件、马衔8 件。 兵器有戟、戈、矛、剑、镞等，镞最多，有2 0 0 多件⋯。 中网悠久的古代文明史遗留下了大量的青铜 器，它们具有很高的艺术价值和历史价值。蚌埠双 墩遗址中包含了很多春秋时期的青铜器，从这些青 铜制品不仪町以研究春秋时期的社会、政治、经济等 发展状况，还町以从这些青铜器的制造中- r 解占时 青铜制t 锗的冶炼技术，从而更能进一步了解占代人 们对冶炼技术的掌握，为现在的占代冶金史的研究 提供一些参考资料。使用金相显微技术‘2 1 对样品 进行观察，从而揭示蚌埠舣墩春秋一号壤遗址中出 土青铜制品的冶炼、元素配比以及铸造情况。 收稿日期2 0 1 0 0 2 2 4 作者简介胡毪 1 9 8 5 ．舛．，安徽枞R l 珏人．博l 生．主要从事 科技考I o I 等力‘删的研究。 l 实验方法与分析结果 1 ．1 样品采集与处理 所有样品均为现场采集的青铜器碎块，包括容 器、乐器、兵器、工具等各类别，具体情况如表l 所 示。样品经严格的表面处理后，分别进行X R F 成分 测试以及金棚组织分析。 1 ．2 合金成分分析 合金成分分析在W D 2 1 8 0 0 波长色散型X 荧光 光谱仪 X R F 上进行。工作条件4k W 端窗铑 R h 靶x 光管，管L l 铍窗厚度为7 5 p , m ，并配以最 大电流1 4 0 m A 的x 射线电源及发生器，高精度的0 2 0 独立驱动系统，双向旋转的1 0 位晶体交换系 统，3 种狭缝呵交换，灵敏自动控制系统，为获取高 可靠性的成分数据提供了保证。对于青铜合金，其 检出限可达0 l l l t t g ／g ，误差小于1 ％。电压、电流 分别为4 0k V 和9 5 m A 。分析结果如表1 所示。 1 ．3 金相分析 从经过X R F 分析后的样品上夹取一块下来进 行金棚分析，所有样品均以纵截面为金栩榆测I l i i ，样 品绛镶样机镶好后，用小『司粒度的砂纸逐级磨光，最 后在抛光机I 抛光得到所要观察的镜面。为了最好 地娃示真实的金 1 1 - t i t 织，采J I I 抛光与侵蚀[ 用5 ％的 三氯化铁 F e C l ， 溶液作侵蚀液] 交替进行等操作 方法。金棚组织观察采用X J L - 3 型立式会相显微 镜。各样品金 1 1 - t i t 够J , 特征见表2 及对应l 冬{ 片。 金柱j 检验娃示样晶多数为铸造组织，其盒棚组 织为O l 同溶体枝晶和 a 占 共析体．t t i 织。仅枝状 万方数据 1 5 4 有色金属第6 3 卷 晶晶内存在偏析。a 树枝状晶及 a 鳓共析体组 织的形态随锡含量而不同，即可以看到a 树枝晶间 分布亮色岛屿状形态的 a 剐共析体组织，也可以 看到 a 6 共析体组织连成网状的金相组织4 。1 。 有些样品含锡量与 a 6 共析体数最并不太一致。 如含锡量为1 7 ．2 1 ％，其 d 鳓共析体并未出现网 状结构。这或许与冷却速度有一定关系。 表1蚌埠双墩遗址与古钟离城遗址部分青铜制品的成分分析结果 F i g ．1A n a l y t i c a lr e s u l to fp a r to fB r o n z ev e s s e l sf r o mS h u a n g d u ni nB e n g b ua n da n c i e n tZ h o n g l i c h e n gi nF e n g y a n g 表2蚌埠双墩1 1 件与凤阳古钟离城1 件青铜器金相组织观察结构 F i g ．2 M i c r o s t r u c t u r eo b s e r v a t i o no fa na n c i e n tb r o n z ei nF e n g y a n gZ h o n g l iC i t ya n de l e v e no n e si nB e n g b uS h u a n g d u n 注3 5 6 ．3 7 6 ，3 7 7 号和M I 0 0 2 号应含铅量岛而没有使用i 氯化铁盐酸洒精溶液进行浸蚀。 金相特征显示铅的形态存在较大颗粒状铅的散 乱分布与小颗粒铅的散乱分布这两种情况。锡青铜 中加入一定量的铅可以提高熔液的流动性，提高流 满率。铅在青铜合金中以独立相存在，其熔点较低， 在合金凝固的最后阶段填补在枝晶间的空隙中。因 此，合金组织中铅的尺寸、形状及分布状态对器物的 性能有较大影响，而铅的形态、颗粒分布与其含量有 直接的关系‘6 ‘”。 万方数据 第l 期胡E 等蚌埠双墩冉秋吁越郎分杆俐秣J 此分歧盘棚分析 部分样品能观察到硫化物比杂以及⋯1 | 锏颗籼 的存在，以颗粒状舜散干堆休h 结合X R F 的成分 分析结果L 口以看出．有自由铜m 脱的样品其含锡最 槲对较高，越过1 0 ％。 。 一9 ”制忡 2 0 0 ．cb 一4 9q ■≈{ x2 0 0 ． c 一1 2 0 q 靳t x2 0 0 ． d 一2 8 29 ⅣW Ⅻ∞ x2 0 0 e 一3 5 6H ■自 x5 0 0 ． i 一3 8 9 ”Ⅷw x5 0 0 ． ’ 一4 0 0 口■ 2 0 0 ； k 一M t 0 0 2 口t x2 0 0 圈l 蚌埠寝墩1 1 件青铜硼金相组织 J 1 91M t a l l o g r a p h i cm i t m s ⋯⋯p8 i , fe l ⋯n ] 3 r o n z e Rh l mS h u a n 则u n i nB e n g h ue l t y 2 分析结果讨论 I 除铸后锻打的M 2 8 2 盘外．所分析其他器物 忤为铜，锝、锵j 兀合金．禽钢付在6 47 1 ％～ 7 80 9 ％，辑类别之问棚船小人，锡含聃的变化范⋯ 曲 77 0 ％～2 69 1 ％．轩类删之M 禽I , t 嚣”l 利艟。 兵器和l i 儿娄含锄J f } m 肼．鄙n2 0 ％以r ．儿什样 品平均为2 3 ％。，除鼎M 3 5 6 外，* 种礼器和乐器古 锡帚比较稳定．n - 1 25 4 ％一1 63 I ％。铅含戢变化 范} 嘲较大，总的表现为札器类明娃高于工具类，兵器 类垃低．儿譬现出锡高铅低．铋高锡低的特点。除 铜，锡、铅外．杂质主要是铁、锰、锌等元素。 2 鸽什铜中加入一定暾的僻t Ⅱ以提高熔液的 流动悱．挺肼i I i ￡满率，有利f 获褂棱角沾晰．丧i l l 【光 万方数据 1 5 6 有色金属第6 3 卷 洁的铸件，但足铅的加入会显著降低青铜的机械性 能。由于铅在青铜中以不溶的颗粒状出现，因此含 铅太多的青铜很难进行热处理，造成青铜的热脆。 M 2 8 2 盘几乎不含铅，金相显示是铸后锻打组织，不 含铅或含量很低，符合对器物热锻技术要求。 一 备 球 钕 睁 、 冒 一 魁 爱 十， 砻 S J l ，％ 图2 锡青铜的铸造机械性能 F i g ．2 M e c h a n i c a lp r o p e O yo fc a s t i n go fb r o n z e 参考文献 从图2 可以看出，铸造锡青铜的机械性能随含 锡量的增加而发生变化，其抗托强度和延伸率先随 含锡壁增加而提高，但当含锡量大于6 ％一7 ％后， 组织中出现硬脆6 相，延伸率迅速下降，强度则继续 提高。现代工业含锡量小于5 ％的锡青铜一般用于 变形锡青铜，含锡大于1 0 ％的锡青铜，适于铸造用。 可足M 2 8 2 盘不但合会基体薄 0 ．7 ～l m m ，而且韧 性好，说明当时一1 匠对青铜合金及其加工机械性能 已相Ⅵ{ 的r 解，已掌握了高锡青铜的热锻技术，所制 定的热锻温度范围避开了带有脆性的6 相。 3结论 根据蚌埠双墩一号墓青铜器铸造地分析得出，蚌 埠双墩一号墓的青铜器足在当地铸造的。处于淮河 中游地Ⅸ占钟离国的先民对青铜合会技术已很娴熟， 不f H 会根据不同类别青铜器对机械性能的要求进行 合理配制，而且对其加工机械性能已相与的了解。 [ 1 ] 阚绪杭．周群．钱仁发，等．安徽蚌埠双墩一号春秋摹发掘简报[ J ] ．文物，2 0 1 0 ， 3 4 1 7 ． 【2 ] 韩汝玢，孙淑云，李秀辉，等．中国古代铜器的显微组织[ J ] ．北京科技大学学报，2 0 0 2 ，2 4 2 2 1 9 2 3 0 ． [ 3 ] 刘艳英，臧会旺，李宪武．金相试样制备过程概述fJ ] ．金属世界．2 0 1 0 ， 1 4 6 4 8 ． [ 4 ] 姚智辉，孙淑云，周后曦，等．陕江地区郎分青铜器的成分与金相研究[ C ] ／／中国冶金史论文集．第四辑．北京科学出 版杜，2 0 0 6 1 5 2 一1 6 5 ． [ 5 ] 孙淑云，姚智辉，万辅彬．越南铜鼓及相关器物金相分析[ J ] ．桂林工学院学报，2 0 0 5 。2 5 4 4 9 8 5 0 5 ． [ 6 ] 肖磷．杨军昌．韩汝玢．I n t 川成都金沙村遗址出土金属器的实验分析与研究[ J ] ．文物，2 0 0 4 ， 4 7 8 8 8 ． [ 7 ] 姚智辉。孙淑云．巴蜀青铜兵器热镀锡1 二艺[ J ] ．北京科技大学学报，2 0 0 7 ，2 9 1 0 l 0 0 5 一1 0 0 9 ． M e t a o g r a p h i cA n a l y s i so fP a r tB r o n z eV e s s e l sf r o m №1C e m e t e r yo ft h e S p r i n ga n dA u t u m nP e r i o di nB e n g b uS h u a n g d u n H UF e i ．Q I Nn 昭 D e p a r t m e n to fS c i e n t i f wH i s t o r ya n dA r c h a e o m e t r y 。U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yo fC h i n a ，H e f e i2 3 0 0 2 6 ．C h i n a A b s t r a c t T h ec o m p o s i t i o na n dm e t a l l o g r a p h i cs t r u c t u r eo fp a r to fb r o n z e se x c a v a t e df r o mt h eB e n g b uS h u a n g d u n №．1 c e m e t e r yo f t h eS p r i n ga n dA u t u m nP e r i o da r ea n a l y z e db y X r a yf l u o r e s c e n c es p e c t r u m a n dm e t a l l o g r a p h i c m i c r o s c o p e ．T h em a j o re l e m e n t si n c l u d e da r ec o p p e r - t i n l e a d ，a n da l s oab i t o fm a n g a n e s e ，i r o na n dz i n c ．T h e c o n t e n to f c o p p e ri sa p p r o x i m a t e7 5 ％，t i na p p r o x i m a t e2 0 ％．S a m p l e s a r ep u r ea n d h a dag o o dc a s t i n g p e r f o r m a n c ea n dh i g hh a r d n e s s ．I t i si n d i c a t e dt h a td i f f e r e n tc o m p o n e n ts h o w st h ed i f f e r e n tp a t t e r n ．T h el e a d c o n t e n to ff o r g e db r o n z e si sl o w ，a n da p p e a r st h ee q u i a x e dg r a i n sa n dt w i n n i n gs t r u c t u r e ．T h el e a dc o n t e n to fc a s t e d b r o n z e si si nt h en o r m a lr a n g ea n da p p e a 瑙d e n d r i t i cc r y s t a ls t r u c t u r e ．I ti sr e f l e c t e dt h a tt h ec a s t i n gt e c h n o l o g yo f S h u a n g d u ni nB e n g b uh a dr e a c h e da na d v a n c e ds t a g ei nt h eS p r i n ga n dA u t , l m np e r i o d ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lh i s t o r y ；b r o n z ev e s s e l ；m e t a l i o g r a p h y ；h , r g e ；c a s t i n g 万方数据