中国早期黄铜混合矿冶炼工艺的模拟探索

按照"混合矿冶炼工艺"模拟了黄铜冶炼实验。利用X射线衍射、X射线荧光、金相显微镜、扫描电子显微镜等方法,分析了模拟实验所得的黄铜样品,并讨论了中国早期黄铜的冶炼工艺。实验结果表明:当温度高于800℃时,孔雀石、炉甘石和木炭在密闭装置中,即可反应生成黄铜,所炼黄铜的金相组织以等轴晶为主,伴有少量孪晶。冶炼温度在800℃时,所炼黄铜的含锌量低于5%;850℃时,其含锌量可超过10%;达到900℃后,其含锌量将超过20%。     

昆明羊甫头墓地出土青铜器的分析研究

为了对羊甫头出土青铜器的保存状况、锈蚀结构有全面的了解,同时对出土青铜器的原料配比、冶金技术、制作工艺进行研究。从不同的器物及残片上采集了32个青铜样品,应用扫描电镜、面探测器X射线衍射仪等方法对样品进行了合金成分分析及锈蚀产物检测。分析结果表明,羊甫头墓地青铜器物是用多种金属制作而成,器物主要是Cu-Sn合金,其次是红铜、Cu-Sn-Pb、Cu-Pb-Sb等合金;锈蚀产物主要以孔雀石、锡石、石英、赤铜矿等为主。     

齐国及明代钱币的金相学考察

选择钱币发展过程中几个重要阶段的钱币样品,利用金相显微镜,扫描电子显微镜及x射线能谱仪检测分析钱币的金相结构及合金成分。检测数据揭示,各历史时期钱币合金的性质与化学方法检测的同一样品的合金成分比较吻合。齐刀币早期阶段含锡量较高,晚期阶段含铅量远高于含锡量,并且成分比较稳定,表明当时已有统一的规范。黄铜合金货币的合金成分随着时代的递增发生明显的变化,由锡黄铜向无锡黄铜转化,含铅量呈下降趋势,含锌量呈增加趋势,组织形态由a相黄铜转化为a B两相黄铜,由此完成了由铜-铅-锡青铜向黄铜乃至成熟黄铜的转变过程。     

安徽枞阳陈家山遗址青铜渣初步研究

枞阳陈家山遗址是皖西南地区新发现的一处商周时期青铜冶金遗存,本文报道了该遗址14枚炉渣的科学分析结果.炉渣中不仅存在红铜、锡青铜冶炼渣,还发现有砷青铜、砷锡青铜冶炼渣.青铜冶炼流程为两步法,所用锡料可能来自赣北.本文对于全面认识长江中下游早期冶金技术以及产业格局具有重要的学术价值,并指出商周时期这种锡、砷青铜冶金并行的现象是值得重视的.     

内蒙古克什克腾旗哈巴其拉遗址出土矿冶遗物分析

本研究通过对内蒙古克什克腾旗哈巴其拉遗址出土的炉渣、矿石等矿冶遗物的系统科学分析,为考古发掘提供了更为详细的矿冶文化内涵解读。初步梳理了该遗址所代表的喜鹊沟类型人群在有色金属手工业生产方面的技术特点。研究结合区域内矿冶考古成果及地质矿产信息,从矿冶技术遗产的角度对辽西地区大兴安岭南端多金属矿带的青铜文化进行了探讨。初步判断该遗址所反映的矿冶技术面貌由于受到夏家店下层文化锡青铜冶金技术影响而单独进行了锡金属的冶炼活动。在对多金属矿冶炼获得青铜的同时,还可能对矿石中的锡石进行了分离,这种技术的产生可能与锡石矿源短缺及外部锡料资源需求的增大有关。     

山东新泰出土东周青铜复合剑制作技术研究

为探讨东周青铜复合剑的制作技术,采用X光探伤、CT、XRF、金相分析等方法,对出土于山东新泰周家庄战国早期齐国墓的2把青铜复合剑进行了内部结构、制作工艺、合金技术、金相组织等方面的研究.结果表明:2把青铜复合剑均采用低锡合金和高锡合金两种材料复合而成.在检测分析的基础上,讨论了新泰出土的2把青铜复合剑与吴越特色青铜复合剑制作技术上的差异:在结构上,低锡区设置在剑脊的两侧,其截面结构呈现多种形式,与高锡区铸接,浑然一体;在成分上,低锡区含锡量仅为4％,具有锡青铜最佳的延伸率.结合青铜复合剑剑柄的特色,认为虽然新泰出土复合剑的内部结构与已研究的吴越特色青铜复合剑有明显差异,但制作理念应是一脉相承的.     

大冶香炉山遗址采集炉渣初步研究

对湖北省大冶市香炉山遗址采集的20个炉渣样品进行了扫描电镜检测,发现了炼制锑青铜、锡铅青铜、生铁的炉渣。重点对锡铅青铜的冶炼流程进行了推断,认为该遗址首先使用伴生有铅镍砷等元素的铜矿石进行还原冶炼,再添加锡料生产以锡铅为主要合金元素并含有镍砷的青铜,先后排出不含锡和含锡的两种高铁型炉渣。香炉山遗址出现的青铜生产证据,预示着大冶地区可能存在着相当规模的有别于中原的早期青铜产业,对探讨鄂东南地区早期冶金技术与当地文明的演进关系具有重要意义。     

新疆阿勒泰地区早期铁器时代铜器的科学分析研究

阿勒泰地区位于新疆的最北端,与欧亚草原之间存在丰富的文化交流,而冶金技术的发展与人类文明紧密相关,为探究新疆阿勒泰地区的冶金发展情况,选取9件草原游牧文化的代表性器物——铜鍑和马具,使用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线能谱仪及双通道电感耦合等离子体发射光谱仪,对16个样品进行金相组织分析和成分分析,并探讨其制作技术特征。研究发现阿勒泰地区的早期铁器时代铜器普遍采用范铸工艺,其成分主要为红铜、砷铜、铅砷青铜。该分析结果为研究新疆阿勒泰地区的冶金发展提供了重要参考。     

屈家岭遗址出土铜矿石标本初步研究

近年来屈家岭遗址的屈家岭文化晚期至石家河文化早期地层中出土了20余件铜矿石。本文采用光学显微镜、扫描电镜能谱仪(ESD)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪(Raman)等科学分析仪器对部分铜矿石标本进行检测分析。结果表明这些矿石多为含磷的假孔雀石和磷铜矿伴生矿,少量为孔雀石。部分矿石表面覆盖一层黑色氧化铜,属矿石经焙烧后的产物。由于目前未发现其它冶炼遗迹,这些焙烧产物是否与冶炼活动直接相关还须进一步研究。     

新疆伊犁出土鎏金铜带饰的科学分析与保护

为研究、保护和修复伊犁地区出土鎏金铜带饰,在现代保护修复理念的指导下,采用金相显微镜、X射线荧光、扫描电镜及X射线能谱仪、X射线衍射等方法,对文物的主要成分、制作工艺和锈蚀产物分别进行检测分析。初步确定文物的合金成分、锈蚀产物及病害种类,并对其保存状态进行评估,制定保护方案并实施科学保护。在有效保护文物的基础上,为揭示草原地区青铜文化提供重要参考。     

几种罕见的黄铜钱币锈蚀产物的识别与形成原因探析

我国从明中期开始使用黄铜钱币,一直到清末。过去,对古代铸币的科学研究主要集中于合金成分分析和铸造工艺两方面,对锈蚀产物和锈蚀机理的研究主要针对青铜铸币。黄铜的合金元素中较青铜多锌元素,其腐蚀产物与腐蚀行为较青铜有一定的差别,也较青铜更为复杂,然而现有的文献关于此方面的研究匮乏,特别是对于大气保存环境下黄铜钱币的锈蚀产物及锈蚀成因的研究基本空白。本研究通过多种分析手段包括X射线荧光分析仪(XRF)、扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)和显微激光拉曼光谱仪(Raman)对国家博物馆馆藏一批传世明清各时期的黄铜钱币合金组成,不同颜色的锈蚀产物等开展科学分析。研究结果表明,嘉靖、隆庆和万历年的黄铜铸币,为Cu+Sn+Pb+Zn四元合金,平均含量Cu 66.4%,Sn 6.8%,Pb 10.4%,Zn 15.6%,并含有微量Fe,不含As。泰昌、天启和崇祯年间及清代各时期的黄铜铸币,主要为Cu+Pb+Zn三元合金,并含有微量Fe、As和Sn。这批黄铜锈蚀产物与常见的青铜锈蚀产物不同,最典型的是钱币表面蓝绿色和白色锈蚀物,经Raman和SEM-EDS分析并结合相关文献初步确认蓝绿色锈蚀物为一种含铜、钠...     

洛阳唐城花园西周贵族墓出土部分青铜礼器的科学分析与研究

本文对洛阳唐城花园西周贵族墓出土的11件青铜礼器进行了金相组织、扫描电镜能谱(SEM-EDS)成分分析、离子体发射光谱法(ICP-OES)化学成分分析。结果显示该批青铜礼器合金类型为锡青铜和铅锡青铜,锡青铜为主体;金相组织除典型的铸造组织外,还发现受热均匀化及退火组织。综合研究表明,这几件青铜容器曾经过加热,应为实用器。     

模拟“六齐”合金相试验研究

本文主要采用光学金相显微镜分析手段,结合电子扫描、电子探针与X射线衍射技术,研究模拟"六齐"的相的形成及其变化,力图揭示金相组织随锡含量和工艺处理条件相应变化的规律,深化对"六齐"的认识.     

秦陵出土青铜水禽锈体组织结构的初步分析

本研究旨在研究秦始皇帝陵园出土彩绘青铜水禽锈体的结构形貌及其形成原因。采用扫描电镜能谱(SEMEDS)、X射线荧光光谱(XRF)、金相显微分析和离子色谱分析(IC)等多种分析手段,对青铜水禽锈体的组织结构及其埋藏土壤进行了分析检测。结果表明:高湿、火烧、人为破坏的特殊埋藏环境是该批青铜水禽严重矿化的主要原因,而有些矿化严重的部分为稳定的粉状锈蚀物,并非传统意义上的“有害锈”;从组织的微观腐蚀特征来看,铸态枝晶结构的样品α相优先腐蚀;而铸后受热组织则呈晶间腐蚀的特点,腐蚀由晶粒间界向晶粒发展;锈体层状结构的产生与Cu₂O溶解产生空隙,并在合适的环境条件下生成了孔雀石有关。     

山东新泰周家庄墓地出土薄壁青铜容器制作特征分析

2003—2004年山东新泰周家庄墓地出土一批薄壁青铜容器,壁厚多在0.3～1毫米之间。将其中26件做为研究样本,利用金相显微镜、X光探伤机、X射线荧光光谱仪(XRF)进行分析。结果表明该批容器为铜锡铅三元合金铸造而成,且铅含量较高,发现了镴焊、补铸及使用加强筋和大量细小垫片等制作特征。这与目前已发现多为锻造而成的薄壁青铜容器有明显区别,为深入研究薄壁青铜器多元化制作工艺提供了新的实物资料。     

随州叶家山西周墓地M65出土铜器的金相实验研究

本文利用金相显微镜和扫描电镜能谱仪对湖北随州叶家山西周墓地M65出土的42件青铜器进行了金相实验研究,结果表明其中的31件材质为铅锡青铜,10件为锡青铜,仅有1件为铅青铜;铜器制作主要采用铸造工艺,仅个别兵器在局部进行了热锻加工;具有相同铭文、纹饰风格一致的铜容器的合金成分、金相组织和铸造技术等方面也较为一致。这些结果为研究M65出土青铜器的生产组织问题提供科学资料。     

甘肃崇信于家湾西周墓出土青铜器的金相与成分分析

为探索先周时代以至西周初年周人的活动地域和陇东地区先周文化的发展历史,运用光学金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪,对甘肃崇信于家湾出土的先周至西周早中期16件青铜器的金相组织、合金成分和制作工艺进行研究。发现有13件为低锡青铜,3件为高锡青铜;就制作材质而言,共有锡青铜5件,铅锡青铜8件,铅青铜、CuS- nPbAs四元合金和CuSnPbFe四元合金各1件;其中4件经热锻加工制成,12件为铸造加工制成。5件铜盆中的4件是目前经金相分析确认的最早的锻打成形青铜容器。本工作为甘肃地区先周至西周时期青铜器和青铜文化研究提供了重要的科学信息。     

青铜器锈蚀结构组成及形态的比较研究

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线电子能谱(EDS)和金相显微镜(OM)等方法,分析比较了染有“粉状锈”与未染“粉状锈”的典型青铜残片的锈蚀产物的矿物组成、腐蚀层分层结构及金相组织。结果发现,未染有“粉状锈”的青铜样品腐蚀层一般分为二层,外层是二价铜化合物,合金组织中未见α (α δ)组织,锈蚀产物中不含碱式氯化铜;而染有“粉状锈”的青铜样品都含有碱式氯化铜,其断面腐蚀层分三至四层,且每层锈体的结构和元素组成各不相同,在靠近合金基体层的锈层中发现了大量的CuCl存在。结果表明,青铜文物表面锈蚀覆盖层的致密性、空气中的湿度及锈层中CuCl层状分布的存在,是青铜器表面“粉状锈”形成和发展的根本原因。     

安徽南陵出土部分青铜器研究

安徽省南陵县是长江下游地区最早而且规模最大的冶炼中心之一,其古代矿冶遗址可上溯至西周晚期。本研究对南陵出土的不同年代和类别的青铜器样品进行了金相检测及合金成分定量分析。结果表明,只有容器存在铜铅二元合金和铜锡铅三元合金,但是热锻淬火的容器却不含铅,含锡量恰好位于适合该工艺操作并具有良好性能的区间。兵器、工具、车马饰均为铜锡二元合金,说明当时的工匠对于合金成分配比与性能的关系有明确的认识。越式鼎腹部样品具有热锻淬火马氏体组织,同样的金属结构还见于汉代铜锣等乐器、峡江地区战国中晚期青铜剑、江都大桥镇南朝青铜器窖藏出土的多件青铜容器,而镇江地区出土吴国青铜戈则具有铸造淬火组织,工艺稍有差别。这些器物中发现高锡青铜淬火组织不是偶然的,高锡青铜热锻淬火技术至少可以上溯至春秋战国时期,用以改善高锡青铜的机械性能。     

殷墟孝民屯铸铜遗址出土陶范烧制工艺初探

陶范制作是青铜浇铸的关键工艺之一,决定着青铜铸造的器型、纹饰和质量,然而有关铸铜陶范的研究并不多见。本文采用热膨胀、X射线衍射分析、X射线荧光等技术,对安阳殷墟孝民屯铸铜遗址出土的10件陶范标本进行了较为系统的分析和研究。XRF结果表明,陶范含砂的比例较高。而陶范内外壁的热膨胀分析表明,其内壁的烧成温度多在450℃左右,系低温烘烤而成。容易理解,浇铸时,高温铜液的短暂高温效应,致使陶范内壁的烧成温度普遍高于外壁。本文结果为深入探讨古代陶范的制作工艺提供了重要参考,并再次证明,反复升温测定烧成温度较低陶范的新方法是十分有效的。