战国时期青铜兵器制作工艺研究

World of Antiquity - - CONTENTS - 钟博超

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摘 要:本文对山西长治出土的一把战国时期的青铜戈和青铜剑进行了 射线探伤、合金成分、金相组织及腐蚀层结构等方面的检测分析,一方面为修复工作提供基础资料和帮助,另一方面是为探讨它们的制作工艺。结果表明,两件样品均为铸造成型,青铜剑成型后经过一定热处理;合金成分分析结果戈

Cu-Sn Cu-Sn-Pb

为 二元合金,剑为 三元合金,且铜锡配比符合《考工记》中“六齐”的描述。

关键词:战国 青铜兵器 成分 金相 工艺

本文选取山西长治地区出土的青铜戈和青铜剑为样品。其中,戈为狭援阔胡式,前锋作弧形尖削,援狭与胡相等,胡有三穿,长方内,后下角有缺口,属战国早期器;剑器型为薄格剑,两从均匀,腊较短,剑格薄,圆茎无箍,属战国早期器[1]。战国是中国历史上继春秋时期之后的大变革时期,也是中国的思想、文化、科技和军事发展的黄金时期。这一时期的兵器也代表了当时的先进生产水平,前人对青铜容器的研究颇多,但对兵器的检测相对较少,针对当时主要兵器的检测具有一定的重要意义。

1.

实验内容

1.1 X

射线探伤在黑色密封袋内装好相片,依次标号,仪器为

XXG-3005 X丹东市红星仪器厂生产的 型 射线探

220V依5%, 50Hz,伤机。工作条件为输入电压 频率

60cm

拍摄距离 。拍照时以控制变量为原则,对样品进行拍照,经显影、定影冲洗出照片,对比后选用曝光效果最好的照片。

1.2

显微镜观察

KEYENCE VHX-600K使用仪器为 超景深数码显微镜,对样品进行无损显微观察,可初步了解青铜器锈蚀物层次结构、颜色种类和颗粒形状等。1.3

成分检测本实验共对两件样品的不同部位进行检测,

NITON XL3T -900 XRF测试仪器为 公司 型 合金

30s,分析仪,选择合金模式,测试时间为 光斑直径3mm

。用砂纸将样品取样区域表面锈蚀层打磨干净,直至露出金属基体,再用乙醇进行清洗,以排除表面锈蚀及氧化层影响,对露出的金属基体部位进行成分检测。

1.4

金相分析分别选择青铜戈和青铜剑的断截面中未腐蚀区域,制样选择的仪器是上海金相机械设备有限

XQ -1

公司的 型金相试样镶嵌机,温度设定120益

。制得的样品经砂纸抛磨和研磨膏抛光,直到在金相显微镜下无明显划痕方能使用。(为提高实验效率和准确性,样品在滴定腐蚀液之前,先在扫描电镜与能谱仪上进行检测,这部分会在第五节说明。)

OLYMPUS BX51M检测仪器为 公司 金相显微镜,先观察样品未浸润腐蚀液之前的锈蚀类型、铸造缺陷、夹杂物分布等情况。待扫描电镜与能谱仪

5%

检测完毕后,用 的三氯化铁盐酸酒精溶液浸润腐蚀,用棉棒沾取腐蚀液快速轻轻擦拭样品表面后,立刻用水冲洗净样品,观察其金相组织。

1.5

扫描电镜与能谱仪

FEI-Quanta650扫描电镜使用仪器为 型,使用

Aztec, Point&ID

软件为 模式为 微区分析功能,加

15KV, 10mm,

速电压 工作距离 放大倍数不固定;

OXFORD-X-MaxN50能谱仪使用仪器为 型。

2.

实验结果

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