關於青銅材料的論文

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【摘要】青銅,是指銅與錫、鉛等其他化學元素的合金,有特殊重要性和歷史意義。因顏色呈青灰色而得名。青銅器在中國原始社會末期已經被製造出來,之後中國經歷了長達16個世紀的青銅時代,創造了輝煌燦爛的文明。而去青銅器如今也享譽世界,成為世界的收藏品,並且本身具有很大的歷史與文化價值。源遠流長的中國古代冶金技術造就了獨具特色的中國冶金技術文化,它構成了中國傳統社會文化的主體與核心,並且是推動中華文化前進的重要力量之一。

關於青銅材料的論文

【關鍵詞】青銅,青銅器,銅,冶金技術

1,引言:

青銅,是鉛、銅和錫的合金,有特殊重要性和歷史意義。早在公元前3000年就已製造出青銅,但用作一般應用的人工製品要晚得多。荷馬在《伊利亞特》史詩中提到希臘火神赫斐斯塔司把銅、錫、銀、金投入他的熔爐,結果煉成阿基里斯所用的盾牌。銅和錫的比例變化範圍很大(從殘存人工製品中測得,銅含量為67~95%);但在中世紀已經知道不同的比例可以產生不同的效用。威尼斯聖馬可教堂圖書館收藏的11世紀希臘手抄本中列舉了1磅銅與2盎司錫的合金,即8比1的比例,這與後來使用的炮青銅相近。

青銅較銅堅硬,熔點較低,容易熔化和鑄造;青銅也較純鐵堅硬,不同合金成分的青銅適於製造炮管和機器軸承。在工具和武器中,歷史上以鐵代替青銅並不是鐵本身有任何特殊優點,而是由於鐵較銅和錫豐富。鍾青銅的特性是受敲擊時能發出洪亮的聲音。其含錫量較高,為1/4~1/7.雕塑青銅含錫量低到1/10,有時還加入鋅和鉛的混合物。鋅能提高硬度,軸承合金中通常含少量的鋅。青銅中加入少量的磷能改善其效能和強度;磷青銅含磷量鑄錠可達1~2%,鑄件只含微量;它的強度高,特別適用於作泵的柱塞、閥和套。在機械工業中也使用錳青銅,它含有少量錫或甚至不含錫,但含有大量鋅和錳。除用作工具和武器外,青銅也廣泛用於製作錢幣;很多銅幣實際上是用青銅鑄造的,其典型成分是4%的錫和1%的鋅。青銅是和水一樣熱脹冷縮的物質。

商周青銅器中數以萬計的銅器留有銘文,這些文字,現在一般叫金文。對於歷史學者而言起著證史、補史的作用。中國青銅器的銘文,文字以鑄成者為多。凹入的字樣,稱為陰文,少數文字凸起,稱陽文。商代和西周,可以說銘文都是鑄成的,只有極個別用鋒利的工具刻字的例子。 西周晚期,開始出現完全是刻成的銘文。戰國中期,大多數銘文已經是刻制的,連河北省平山中山王漢墓的三件極為典重的禮器,都是契刻而成,其刀法異常圓熟,有很高的藝術價值。 古人認為青銅器極其牢固,銘文可以傳流不朽,因此要長期流傳的事項必須鑄在青銅物之上。因此,銘文已成為今天研究古代歷史的重要材料。

2,青銅的作用:

青銅是人類歷史上一項偉大發明,它是紅銅和錫、鉛的合金,也是金屬治鑄史上最早的合金。青銅發明後,立刻盛行起來,從此人類歷史也就進入新的階段-青銅時代。

青銅具有熔點低、硬度大、可塑性強、耐磨、耐腐蝕、色澤光亮等特點,適用於鑄造各種器具、機械零件、軸承、齒輪等。

中國使用銅的歷史年代久遠。大約在六、七千年以前我們的祖先就發現並開始使用銅。1973年陝西臨潼姜寨遺址曾出土一件半圓型殘銅片,經鑑定為黃銅。1975年甘肅東鄉林家馬家窯文化遺址(約公元前3000左右)出土一件青銅刀,這是目前在中國發現的最早的.青銅器,是中國進入青銅時代的證明。相對西亞、南亞及北非於距今約6500年前先後進入青銅時代而言,中國青銅時代的到來較晚,但卻不能否認它是獨立起源的,因為中國存在一個銅器與石器並用時代,年代距今約為5500~4500年。中國在此基礎上發明青銅合金,與世界青銅器發展模式相同,因而可以排除中國青銅器是由境外傳播而來之說。

“國之大事,在祀及戎”。對於中國先秦中原各國而言,最大的事情莫過於祭祀和對外戰爭。作為代表當時最先進的金屬冶煉、鑄造技術的青銅,也主要用在祭祀禮儀和戰爭上。夏、商、週三代所發現的青銅器,其功能(用)均為禮儀用具和武器以及圍繞二者的附屬用具,這一點與世界各國青銅器有區別,形成了具有中國傳統特色的青銅器文化體系。

3,青銅的冶金技術:

在世界各人類文明發源地,使用金屬都是從銅開始。約在新石器時代初期,人們在開採和加工石料中發現了天然銅。這種純銅質地較軟,不宜製作工具,但紅紫光亮,較易成型,運用加工石頭的方法可打製成誘人的小物件。新石器時代晚期和夏代,銅石並用,但銅製品的作用並不大。

最初可能是篝火燃燒從孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]還原出銅。因其中常雜有錫、鉛等元素,煉出的自然是錫(鉛)青銅。新石器時代中期燒陶溫度大約已高過900℃,不僅使熔鑄天然銅器成為可能,而且能從還原溫度只需800℃的孔雀石煉出銅。在陝西甘肅曾發現至今約6000年前含20%~26%鋅及少量鉛、錫的銅合金片狀和管狀物。

中國古代青銅器的另一個突出特徵是製作工藝的精巧絕倫,顯示出古代匠師們巧奪天工的創造才能。用陶質的複合範澆鑄製作青銅器的和範法,在中國古代得到充分的發展。陶範的選料塑模翻範,花紋刻制均極為考究,渾鑄、分鑄、鑄接、疊鑄技術非常成熟。隨後發展出來毋需分鑄的失蠟法工藝技術,無疑是青銅鑄造工藝的一大進步。

最初鍊銅可能是在地上挖個坑,放入木柴、礦石,還原出的銅沉積在坑底。後來發展為地上築爐,但是破爐取銅,一爐只煉一次。在臨汝龍山文化遺址(公元前2000年)出的土泥質爐,壁厚2 cm,內附紅銅液。在鄭州龍山文化遺址發現熔化青銅的殘爐表明,是把金屬或礦石跟木炭燃料放到一起並在爐內插入風管熔鍊,為內加熱。

春秋戰國時期鑄造青銅器的技術進一步發展,由於經驗的積累,鑄造各種青

銅器時銅與錫的配合已有一個比例。《周禮·考工記》說:金有六齊:六分其金,而錫居其一,謂之鐘、鼎之齊;五分其金,而錫居一,謂斧斤之齊;四分其金,而錫居一,謂之戈戟之齊;三分其金,而錫居一,謂之大刃之齊;五分其金,而居二,謂之削殺矢之齊;金錫半,謂之鑑燧之齊。

這裡的所謂金就是銅,銅錫合金即青銅。所謂“金之六齊”,就是區分青銅品種的六種配方之分量,以製造各種用器。所謂“鍾、鼎之齊”銅、錫比例為六比一,即銅佔85.71%,錫佔14.29%。“斧斤之齊”的銅、錫比例為五比一,即銅佔83.33%,錫佔16.67%。“戈戟之齊”的銅、錫比例為四比一,即銅佔80%,錫佔20%。“大刃之齊”所需銅、錫比例為三比一,即銅佔75%,錫佔25%。“削殺矢之齊”銅、錫比例為五比二,即銅佔71.43%,錫佔28.57%。“鑑燧之齊”銅、錫比例為一比一,即各佔50%。楊寬先生認為:《考工記》規定各類青銅器的“銅錫合金的比例是很合乎合金的原理的”①。青銅中錫的成分佔17%到20%最為堅韌。《考工記》說“斧斤之齊”錫佔16.67%,“戈戟之齊”錫佔20%,是因為斧、斤、戈、戟都需堅韌。青銅中錫的成分佔30-40%,硬度最高。《考工記》中規定“大刃之齊”錫佔25%,“削殺矢之齊”錫佔28.75%,是因這類武器所需硬度高。青銅中錫佔的分量增多,光澤就會從青銅色轉為赤黃色、橙黃色、淡黃色。錫佔到30-40%,青銅就會變為灰白色。《考工記》規定“鐘鼎之齊”錫佔14.29%,為了使它能呈現橙黃色較美觀,同時也為了能敲出美妙的聲音。《考工記》規定“鑑燧之齊”錫佔50%,是因為銅鏡需要白色光澤。

4,青銅的影響

青銅在我們人類的歷史長河中很早就出現了,它的出現也令人們的生產力與生活方式發生了很大的改變。

商周青銅器中數以萬計的銅器留有銘文,這些文字,現在一般叫金文。對於歷史學者而言起著證史、補史的作用。中國青銅器的銘文,文字以鑄成者為多。凹入的字樣,稱為陰文,少數文字凸起,稱陽文。

商代和西周,可以說銘文都是鑄成的,只有極個別用鋒利的工具刻字的例子。西周晚期,開始出現完全是刻成的銘文。戰國中期,大多數銘文已經是刻制的,連河北省平山中山王漢墓的三件極為典重的禮器,都是契刻而成,其刀法異常圓熟,有很高的藝術價值。古人認為青銅器極其牢固,銘文可以傳流不朽,因此要長期流傳的事項必須鑄在青銅物之上。因此,銘文已成為今天研究古代歷史的重要材料。

對於青銅文化,綜觀整個歷史,在中華大地上,似乎沒有一種文化形態能夠在這樣長的時間跨度和歷史時期對後世形成這樣深遠的影響。如今青銅器的歷史價值和文化價值就彰顯出來了,其輝煌和奪目是後世無法想象和複製的。

參考文獻:

(1)謝乾豐,略論中國古代冶金技術文化

(2)中國古代銅冶金技術的輝煌成就

(3)周鳳遠,工程材料及應用(第二版)

(4)倪建林,傳統青銅藝術冶鑄文明