9-北周武帝孝陵铜锡焊料的科学发现与研究_王贺.pdf

孝陵位于陕西省咸阳市底张镇陈马村!是北周武帝宇文邕"!"#!!$%年#与皇后阿史那氏的合葬陵!是目前发现并发掘的北周时期的唯一一座帝陵$由于屡遭盗掘!陕西省考古研究院与咸阳市考古研究所于#&&’年&月联合对该墓进行了抢救性发掘!共清理出金%铜%铁%玉%石%陶%玻璃器等随葬器物数千件(#)$为了解北周时期金属器的材质%制作技术与工艺!我们已对出土的**件残损铜器进行了取样分析$结果表明!**件样品的基体全部为较为纯净的红铜材质!其中*+件为热锻成型!仅#件采用了铸造工艺$**件铜器样品中有,件为铜钉!-件器形完整!#件仅存钉帽&-件完整铜钉均发现了焊料!焊料成分较为特殊!为铜锡合金$目前学界对铜焊料的科学分析研究相对较少!也未见对铜锡焊料检测结果的发表$因此!本文重点对北周武帝孝陵出土铜钉中发现的焊料进行成分和组织分析!并对焊料样品的界面特征等问题进行探讨!同时结合锡青铜焊接红铜模拟实验和文献资料!从多角度证实铜锡焊料的真实存在$一 样品及分析方法孝陵出土的-件铜钉器形相对完整!由于此种铜钉出土数量较多!为了解钉帽和钉身的连接方式!沿钉帽%钉身将整个铜钉一分为二!样品编号及标本情况见表一$选取铜钉样品横截面进行树脂镶样后!进行磨光%抛光!再用三氯化铁盐酸酒精溶液浸蚀!进行金相组织观察$金相组织观察%照相所用仪器为./01234 56789%:;<=6 >?:?金相显微镜和:;<=6 ,@@@光学显微组织分析系统$将上述样品经再次打磨%抛光!在未浸蚀状态下进行喷碳处理后!即可送入扫描电子显微镜进行观察和成分分析"图一!四’$本次分析所采用电镜及其能谱仪型号为日本电子公司的AB?",%@:5型扫描电子显微镜和美国热公司的C8D67 B04E;1 B<9型能谱仪&测定的技术条件为激发电压为****@F5!测量时间为!***@4$北周武帝孝陵铜锡焊料的科学发现与研究王 贺(北京科技大学冶金与材料史研究所)梅建军(北京科技大学冶金与材料史研究所)潘 路(中国国家博物馆)杨军昌(陕西省考古研究院)张建林(陕西省考古研究院)!"DOI:-1532/!" #$%&’()*+!"#$ %&’( !")* +!,- ./01!"##$2 3%&’"!456 78!9:;<=!"##(2 3%&’"!456 78!9:;<=!"#)#2 3%&’"!456 >?78!9:;<=二分析检测结果!一"金相组织鉴定结果对!件铜钉样品的铜帽#钉身及焊料的金相显微组织分别进行鉴定$结果见表二及图五!八%从!件铜钉样品的钉帽#钉身以及未锈蚀焊料的金相组织可以发现$所有铜钉样品的钉帽及钉身的金相组织均存在!固溶体再结晶晶粒及孪晶$均为热锻成型&!件样品的焊料组织呈现相似的特征$即基体为!!"""共析组织$铜锡!相呈树枝晶状或针状#块状在基体上分布%!二"成分分析结果对!件铜钉样品#$%%&’#$%(%进行了)*+,*-)成分分析$其结果见表三$铜钉样品焊料层的能谱分析图谱及线扫描图见图九!一三$焊料层内各相成分及界面特征的具体结果见图一四!一八%!件铜钉样品的)*+,*-)成分分析结果显示如下情形%图一铜钉!#$%%&"钉身与伞形钉帽被焊料焊接在一起图二铜钉!#$%%&"横截面未浸蚀金相照片图三铜钉!#$%%."横截面未浸蚀金相照片图四铜钉!#$%(%"横截面未浸蚀金相照片!北周武帝孝陵铜锡焊料的科学发现与研究钉身金属本体残余未锈蚀铜帽金属本体残余未锈蚀焊料铜帽金属本体焊料层钉身金属本体钉身金属本体焊料层铜帽金属本体!!!"#$年!第%期!" #$%&’()*+,-./01234,567!"#$ %&’( !")* +,-.!"##$/0 12!34567889:;8 <=>?***@ABC>?DE!FGHIDE>?JKLMNO!PQ8RH!KCST"!%"#UVLMW5X!YZ[H\]&^_!‘abcde9fghiLM/j 12!34567889:;8!kH\]&^_lm-nopqrs <=!"##&/0 12!34567889:;8 <=>?@!KfPQ8t128uvV!Q8wxyCSA["!%"#UV5!‘abcde9fghiLM/j 12!34567889:;8!kH\]&^_lm-nopqrs <=!"#’#/012!34567889:;8!89z5{|xy!kH\]&^_K}/j|~<=>?@ W5"!%"#UVLM!|~!KCSTW5X fghiLM/j 12!34567889:;8!?_?|Z <=图五铜钉!!"##$"残余焊料金相照片图六铜钉!!"