摘要：利用掃描電鏡—能譜（SEM-EDS）及金相顯微鏡，對江西海昏侯墓主槨室內(nèi)出土部分青銅器進(jìn)行了合金成分及金相分析。結(jié)果表明，海昏侯墓主槨室內(nèi)出土的銅器錫含量測量平均值為9.3%，鉛含量測量平均值為2.9%，其中青銅容器錫含量測量平均值為10.5%，鉛含量測量平均值為3.2%。不同器類器物具有不同的合金配比，反映工匠在制作器物時會考慮器物的使用功能及顏色等性質(zhì)。銅器的制作工藝包括鑄造、鑄后受熱退火以及鑄后熱鍛。?；韬钅钩鐾恋那嚆~器的科技分析，豐富了西漢時期銅器科技檢測相關(guān)分析，對研究西漢銅器生產(chǎn)體系等問題具有重要的意義。
一、引言
青銅器在漢代社會生活中仍然廣泛使用，并完成了從禮器到生活用器的轉(zhuǎn)變，但目前漢代銅器無論是傳統(tǒng)考古還是科技考古的相關(guān)研究數(shù)量均不及先秦。通過漢代青銅器的研究對當(dāng)時社會、技術(shù)文化變遷等相關(guān)研究具有重要意義。
?；韬钅刮挥谀喜行陆▍^(qū)大塘坪鄉(xiāng)觀西村老裘村民小組東北約500米的墎墩山上。2011年起，江西省文物考古研究院對被盜墓葬周圍5平方千米區(qū)域進(jìn)行全面系統(tǒng)的考古調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了紫金城遺址、歷代?；韬钅箞@、貴族和平民墓等遺存，并對?；韬钅惯M(jìn)行重點(diǎn)鉆探。2012至2013年開始發(fā)掘，至2014年完成主墓（M1）封土和墓室內(nèi)填土的發(fā)掘，2015年對主槨室進(jìn)行發(fā)掘并對遺物開始提取與保護(hù)，2016年完成了主墓的一期發(fā)掘工程，取得了許多令人矚目的考古發(fā)現(xiàn)，確認(rèn)墓主為第一代?；韬顒①R。?；韬钅构渤鐾燎嚆~器3000余件（套），其中主墓內(nèi)共出土銅器500余件（套），器類包括食器、酒器、水器、樂器、生活用器、度量衡器、兵器、車馬器、工具、雜器配件，大致依功用相應(yīng)放置于主槨室、車馬庫及回廊形藏槨的廚具庫、酒具庫、樂器庫、武庫、娛樂用器庫等位置。?；韬钅沟陌l(fā)掘為研究漢代歷史及相關(guān)考古研究提供了重要的依據(jù)。
目前，西漢帝陵及叢葬坑出土銅器的科技分析包括陽陵叢葬坑出土的一件銅鐵復(fù)合器與茂陵陪葬坑出土的少量車馬器；北京大葆臺漢墓、河北滿城漢墓、江蘇徐州獅子山楚王陵與北洞山楚王墓、山東青州香山漢墓、河南永城梁王墓等諸侯王級大墓出土的部分銅器已經(jīng)過合金成分分析；列侯級別墓葬出土銅器經(jīng)過檢測分析的較少，其中海昏侯墓槨室外回廊及車馬坑出土的部分青銅器有部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)表；安徽巢湖漢墓、天長三角圩漢墓、陜西西安龍首原漢墓等高級官吏及中小貴族地主墓葬出土的部分銅器亦有相關(guān)分析報道；河南淅川葛家溝墓地、湖北宜城跑馬堤墓地出土戰(zhàn)國至西漢時期銅器的科技分析檢測也已報道，但這些墓群墓主人社會等級較低，可能為平民階層。在邊疆地區(qū)，如廣東廣州南越王墓、廣西貴縣羅泊灣漢墓、合浦漢墓以及非漢王朝勢力控制范圍內(nèi)的諸如貴州赫章可樂、云南晉寧石寨山、江川李家山等墓地出土銅器也已開展相應(yīng)的工作，旨在討論中原與邊疆、漢室與西南夷之間的關(guān)系。
以往研究中雖已積累了部分漢代銅器的科技分析數(shù)據(jù)，但仍存在一定的問題：例如部分遺址和墓葬數(shù)據(jù)樣本量較少不能代表整體面貌；或是部分遺址分析樣品以青銅貨幣或銅鏡為主，對其余器類重視不夠；或是由于樣品銹蝕嚴(yán)重導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能進(jìn)行定量討論；亦或是歷時性的分析較為欠缺等。本文擬通過對?；韬钅怪鳂∈覂?nèi)出土青銅器的制作工藝、合金配比等問題進(jìn)行探討，以豐富漢代青銅器科技考古的相關(guān)研究。
二、樣品制備及測試條件
本文對主槨室內(nèi)38件銅器所取44件樣品進(jìn)行檢測分析，取樣時遵循最小干預(yù)原則，盡量從器物殘缺處取樣（圖一）。
對采集的樣品進(jìn)行鑲嵌、打磨、拋光至無劃痕后，利用北京大學(xué)考古文博學(xué)院科技考古實驗室的Hitachi-TM3030超景深臺式電子顯微鏡及EDS能譜儀進(jìn)行背散射成像觀察及化學(xué)成分測試。SEM測試模式選擇低真空條件，掃描電壓為15kV，測試時間以能譜成分顯示穩(wěn)定為依據(jù)，通?？刂圃?0~120秒?？紤]到樣品組織結(jié)構(gòu)的差異，部分樣品選擇不同區(qū)域進(jìn)行多次掃描，掃描時應(yīng)避開銹蝕區(qū)域，并盡量增大測試面積以使結(jié)果反映樣品的平均成分。
隨后使用3%氯化鐵—鹽酸—酒精溶液對已拋光的金屬樣品進(jìn)行浸蝕，并使用北京大學(xué)冶金考古實驗室LEICADM4500M金相顯微鏡進(jìn)行金相觀察，照相。
三、結(jié)果分析
1.?；韬钅怪鳂∈页鐾燎嚆~器的合金成分
海昏侯墓主槨室中出土青銅器的合金成分見表一。
根據(jù)EDS的結(jié)果，剔除墊片以及氧含量高于2%的數(shù)據(jù)后，青銅器基體的錫含量測量值在1.6％~27.6%之間，平均值為9.3%，鉛含量測量平均值為2.9%，最高值為7.6%。根據(jù)?；韬钅蛊魑锓诸惽闆r，食器（主要為銅鼎及其配套鼎蓋）錫含量大多高于10%，日用器類（主要為燈、博山爐）、雜器（如銅鐓、掛鉤等）錫含量大多低于10%，酒器（銅壺）與水器（銅匜、銅洗）的錫含量均在10%左右，而銅鏡的含錫量則接近28%（圖二）。銅器中的含有一定量的夾雜物，經(jīng)EDS分析，夾雜物成分中以銅、硫為主，為硫化亞銅夾雜，系冶煉時使用的礦石帶入。
2.金相分析
本次共對海昏侯主槨室內(nèi)19件器物的19個樣品進(jìn)行了金相分析，器類涵蓋食器、酒器、水器、生活用器及雜器五類。各樣品金相組織描述見表二。
?；韬钅怪鳂∈页鐾恋那嚆~器制作工藝多樣，包括鑄造、鑄后受熱退火、鑄后熱加工（熱鍛）等多種。不同器類有不同的制作方式，其中食器（鼎及鼎蓋）多經(jīng)過受熱，可能均為實用器；日用器具，如博山爐、銅燈，則多為直接鑄造成型，制作工藝較為簡單；水器（如匜、洗）則使用直接鑄造以及鑄后熱加工的不同制作工藝。
四、討論
1.?；韬钅怪鳂∈页鐾燎嚆~容器的合金配比
青銅器的合金成分與其物理性能有一定的關(guān)聯(lián)：對于有力學(xué)性能需求的兵器或需要保證加工性能的飾片，制作時往往加入足量的錫以保證器物的機(jī)械性能；而對力學(xué)性能要求不高的青銅容器，合金配比可一定程度上反映墓主人生活時代以及身份等級特征。?；韬钅怪鳂∈页鐾恋那嚆~容器錫含量測量平均值為10.5%，鉛含量測量平均值為3.2%，總體偏低。對比西漢中期其余高等級貴族墓出土青銅器的情況：如滿城漢墓出土青銅容器錫含量測量平均值為9.6%，南越王墓出土青銅容器錫含量測量平均值為9.4%，與?；韬钅怪鳂∈页鐾燎嚆~容器的錫含量配比基本一致，均在10%左右，一定程度上反映了西漢中期銅器的生產(chǎn)面貌。
與錫含量不同，青銅器中鉛含量的測量值數(shù)據(jù)波動較大，無明顯的規(guī)律。這可能是由于鉛本身不溶于銅錫固溶體，以鉛顆粒的形式存在于基體中，且鉛存在比重偏析，同一件器物不同區(qū)域鉛含量也會存在差異，均一性不如錫。
西漢中期，由于生產(chǎn)管控方式的轉(zhuǎn)變，諸侯王的勢力被壓制，私人工商業(yè)的根基亦被削弱，銅礦的開采及銅器的生產(chǎn)均由中央政府及郡縣工官控制。在這一時代背景下，銅器生產(chǎn)技術(shù)體系在西漢早期各地區(qū)獨(dú)立生產(chǎn)的基礎(chǔ)上得到了進(jìn)一步的規(guī)范，使得這一時期青銅容器合金配比情況基本趨同。
2.?；韬钅怪鳂∈页鐾恋募t銅器與高錫青銅器
戰(zhàn)國以來，青銅器的合金配比趨于標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定化，西漢時期青銅容器錫含量已基本穩(wěn)定在10%左右的區(qū)間。不過，?；韬钅怪鳂∈抑谐鐾亮硕嗉┥綘t（M1:1552、M1:1642），鉛、錫含量均較低，接近紅銅材質(zhì)，此外還有兩件銅鐓（M1:1791、M1:1792）也為紅銅材質(zhì)。與青銅相比，紅銅熔點(diǎn)高、硬度低、質(zhì)軟，實用性能相對較差。因此，制作者在青銅生產(chǎn)已穩(wěn)定成熟的時代，選擇以紅銅材質(zhì)作器應(yīng)有其他方面的考量。
青銅器錫含量高低，除了與力學(xué)性能相關(guān)外，還會影響銅器基體的顏色：錫含量越低，青銅基體越接近紅銅的紅色，隨著錫含量的上升，青銅基體的顏色逐漸變?yōu)榻瘘S色，錫含量至20%時金屬基體呈銀白色。銅器表面的裝飾工藝，諸如鑄鑲紅銅、錯金銀、鎏金等至戰(zhàn)國時已趨于成熟，從設(shè)計角度考慮，由于裝飾工藝中所使用的金、銀、銅、錫以及礦石均有一定的特征顏色，若銅合金基體的顏色與表面裝飾材料一致，從視覺效果上兩者便沒有明顯的差異，無法凸顯出裝飾材料。因此，類似于銅器主紋與地紋，銅合金基體需要襯托出裝飾材料的顏色，在錫資源充足的情況下，選用低錫青銅，可能是基于選擇了低錫青銅顏色接近紅銅，能與金、銀等貴金屬進(jìn)行區(qū)分，以起到襯色功能（表三）。
海昏侯墓主槨室內(nèi)出土部分博山爐與銅鐓在應(yīng)急處理后發(fā)現(xiàn)表面部分區(qū)域有鎏金現(xiàn)象，而在車馬坑內(nèi)出土青銅器表面鎏金、鎏金銀、錯金銀等裝飾工藝更為普遍。表面裝飾工藝又可分為兩類：第一類為對表面局部區(qū)域進(jìn)行裝飾，包括局部區(qū)域鎏金、錯金銀等，如在主墓北回廊樂器庫內(nèi)出土的鎏金編鐘（M1:164-1A等）、車馬坑中出土的鎏金馬鑣（K1:167）、錯金銀當(dāng)盧（K1:286）等。汪淼分析了海昏侯墓出土的3件鎏金甬鐘的制作工藝，結(jié)果表明其錫含量在17.2%~20.6%區(qū)間內(nèi)。葉學(xué)賢先生等通過研究認(rèn)為編鐘理想的含錫量在14%左右，鉛含量應(yīng)低于3%，此時金屬基體多呈金黃色，而?；韬钅钩鐾琉娀w選擇較高的錫含量，可能是為了與器表局部鎏金區(qū)域顏色產(chǎn)生反差而特意提高了錫含量有關(guān)。楊小林等在研究錯金銀當(dāng)盧時發(fā)現(xiàn)基體已完全礦化，僅可確認(rèn)其為銅錫鉛三元合金，蔡毓真等在分析?；韬钅共糠之?dāng)盧時確認(rèn)當(dāng)盧大多為錫含量7%左右的低錫青銅，此時青銅基體顏色偏橙色，仍與金層存在有一定的顏色差異形成視覺反差。因此，表面局部裝飾器物選擇高錫或低錫青銅（甚至紅銅）基體可能與通過鎏金、錯金銀等紋飾區(qū)域與器物基體顏色形成反差相關(guān)。第二類為通體鎏金，如車馬坑出土當(dāng)盧（K1:400）、軛飾（K1:401）等，在主墓中部分器物亦存在部分器物通體鎏金，如銅鋞（M1:397，M1:425）。此時，鎏金層下的青銅基體雖可調(diào)控合金配比以選擇一定的基體底色，但鎏金層的金黃色將大面積掩蓋基體顏色，底色是否合理可能并不重要，此時鎏金青銅器更多是墓主人生前身份等級的象征。
?；韬钅怪鳂∈页鐾零~鏡的錫含量為27.7%，屬于高錫青銅。從春秋晚期至漢唐時期的銅鏡含錫量在20％~26%之間，?；韬钅钩鐾零~鏡合金配比與大量統(tǒng)計值基本一致。早年對銅鏡制作中是否經(jīng)過淬火過程存在爭議，但根據(jù)海昏侯墓出土銅鏡及其他戰(zhàn)國秦漢時期出土的銅鏡的金相組織來看，銅鏡應(yīng)為直接鑄造成型。銅鏡通常使用高錫青銅制作，何堂坤先生認(rèn)為高錫青銅顏色白亮，比較美觀，且高錫青銅強(qiáng)度和硬度都比較高，易于磨拭。
3.薄壁青銅器的制作工藝
?；韬钅怪鳂∈抑谐鐾恋那嚆~器壁厚不一：厚壁的銅器，如銅壺、銅燈、銅熏爐、銅鏡等，器壁厚度可達(dá)1至2毫米（圖一一），而薄壁的銅器，如銅鼎及其鼎蓋、銅鐓、銅鉤、銅洗、銅環(huán)等，厚度在0.5毫米左右（圖一二）。
金屬器物減薄處理除了可以在鑄形設(shè)計時減少銅液流動的空間外，也可以利用金屬具有的延展性，通過鍛打的方式將器壁厚度減薄，以獲得薄壁的金屬器。通過金相分析，可以發(fā)現(xiàn)?；韬钅怪鳂∈页鐾恋谋”谇嚆~器有不同的制作工藝。銅鼎及其鼎蓋（如M1:1756、M1:1760等）等大部分薄壁青銅器，金相組織中多以α固溶體再結(jié)晶等軸晶組織為主，反映其經(jīng)過熱處理，但幾乎未見鑄后熱加工所形成的孿晶組織或是冷加工后形成的滑移線及晶粒變形現(xiàn)象，據(jù)此可判斷這批銅鼎及鼎蓋未經(jīng)過鍛打加工處理，為直接鑄造成型，體現(xiàn)了較為高超的設(shè)計理念與制作工藝；而龍首匜（M1:1741）的金相組織中出現(xiàn)了α再結(jié)晶等軸晶及孿晶，反映了其制作過程中使用了鑄后熱鍛的工藝。李洋統(tǒng)計了先秦兩漢時期的熱鍛薄壁青銅器，總結(jié)了熱鍛薄壁青銅器包括低錫熱鍛（錫含量低于17%，熱鍛溫度在200~300℃）與高錫熱鍛（錫含量高于17%，熱鍛溫度在500~700℃）兩大類，其中絕大多數(shù)器物均為低錫熱鍛成型。張吉通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)易于加工的錫青銅錫含量不超過15%，含15%~18%的錫青銅咋較高溫度下仍可進(jìn)行一定程度的加工，而錫含量高于18%以上的錫青銅基本沒有鍛打價值。海昏侯墓主槨室龍首匜的錫含量為13.1%，介于9%~15.8%（固溶上限）之間，坯材軟硬適中，鉛含量為4.1%，脆性適宜，這一合金配比符合可鍛性條件。
鍛造技術(shù)自晚商時就已應(yīng)用于各類薄壁飾物的制作，如殷墟花園莊東地M54所出圓形器，崇信于家灣出土的銅钖等。自春秋中晚期以來，鍛制容器開始流行，多個墓地出土了鍛制而成的青銅容器，其中以盤、匜居多，如蚌埠雙墩鐘離君柏墓、鄖縣喬家院M5、M6等。鍛制銅容器在春秋中晚期的流行與范鑄工藝的簡化、鑄后裝飾的流行、以及錫資源的充裕密切相關(guān)。至戰(zhàn)國時期，鍛制匜分布范圍已從漢淮及至全國各地，如定襄中霍、建昌東大杖子、淮陰高莊、荊門左冢等墓地均有出土；西漢時期，天長三角圩漢墓中出土的洗、釜以及匜仍為鍛制品，延慶西屯墓地出土的盆、洗亦經(jīng)過鍛制加工，可見西漢時期鍛制工藝在制作洗、匜等薄壁水器時仍為主流的技術(shù)選擇。
五、結(jié)論
海昏侯墓主槨室出土青銅器的合金成分不一，錫含量測量值在1.6%~27.6%之間，平均值為9.3%，鉛含量測量值在0.4%~7.6%之間，平均值為2.9%，其中青銅容器錫含量測量平均值為10.5%，鉛含量測量平均值為3.2%。錫含量與西漢中期早年發(fā)掘的高等級墓出土青銅容器相接近。部分器物有不同的合金配比，反映工匠在制作器物時會根據(jù)器物的使用功能及顏色等性質(zhì)配制合金原料。銅器的加工制作工藝包括鑄造、鑄后受熱退火以及鑄后熱加工（熱鍛）。?；韬钅钩鐾燎嚆~器壁厚不同，其中薄壁青銅器有著不同的制作工藝，銅鼎及鼎蓋多為直接鑄成，而部分水器則使用了鑄后熱鍛技術(shù)制成。
?；韬钅钩鐾恋那嚆~器的科技分析，豐富了西漢時期銅器科技檢測的分析，在研究西漢銅器生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)特征等方面具有重要的意義。
附記：北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院博士研究生韓化蕊在取樣時提供了幫助；北京大學(xué)考古文博學(xué)院陳建立教授與張吉博士后在本文寫作與修改中提供了寶貴的意見，在此致以誠摯的感謝。
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