青铜牛尊,铸造过程复原了
杨 欢 《人民日报》(2025年04月19日第 08 版(ban))
殷墟出土的青铜器“亚长”牛尊。
殷墟博物馆供图
我国(guo)古代(dai)璀璨的青铜文明,一直为世人所关注,在(zai)技术层面也存在(zai)诸多未(wei)解之谜。
上世纪(ji)初以来,学者们(men)对古代(dai)青铜铸造工艺的研究已逾百年。如何通过科(ke)学方法准确还原3000多年前的青铜铸造过程,从而(er)更好(hao)地诠(quan)释中国(guo)古代(dai)独特的块范铸造法及其对世界的贡献?对河南安阳殷墟出土的“亚长”牛尊凝固(gu)过程的研究,为这一问题提供了答(da)案。
商代(dai)晚期的青铜器在(zai)材质、工艺和造型上均达到了青铜艺术的巅峰。商人重酒,尊是当时最重要的酒器。牛尊因其动物造型,铸造难度远高于普通的大口尊。西北(bei)工业大学青铜工艺研究团队结合材料科(ke)学方法与凝固(gu)技术国(guo)家重点实验室的前沿技术,通过对周原陶范铸造参数的精确计算与建模,成功复原了商代(dai)晚期牛尊的浇注与凝固(gu)过程。
动态复原影像通过专业App生成,展(zhan)示(shi)了牛尊从铜液(ye)注入范腔到完全凝固(gu)的全过程。研究者可以清晰观察到铜液(ye)充型的顺(shun)序、各部位的温度变化及液(ye)固(gu)状(zhuang)态的转变。更重要的是,凝固(gu)过程模拟使研究者能够定量(liang)分析青铜器的缺陷,从而(er)从材料科(ke)学的角度理解商代(dai)工匠在(zai)浇注、冒(mao)口设置(zhi)、铜液(ye)温度控制(zhi)及材料选择等(deng)方面的精湛技艺。
首先是浇口与冒(mao)口的选择。无(wu)论古今(jin),浇冒(mao)口的设置(zhi)都是铸造中最关键的技术之一。经(jing)过仔(zai)细观察,人们(men)发(fa)现,牛尊的右后(hou)足为浇口、左前足为冒(mao)口。这一设计展(zhan)现了工匠的高超智慧。研究团队在(zai)模拟时,曾经(jing)尝(chang)试将浇冒(mao)口进行互换,结果发(fa)现器物的整体缺陷增加了1倍以上。可以说,当时的工匠对浇冒(mao)口的选择做到了今(jin)天材料科(ke)学视角下的最优解。
此外(wai),牛尊的整体造型严格遵守了等(deng)壁厚(hou)设计原则。等(deng)壁厚(hou),即铸件的所有部位基本(ben)保持均等(deng)的壁厚(hou),这是铸造工艺中的重要准则,尤(you)其适用于铜锡合金(jin)这种(zhong)糊状(zhuang)凝固(gu)金(jin)属。古代(dai)的工匠在(zai)长期实践中,发(fa)现了青铜的材料特性,并合理运用到实际生产中。除腹腔外(wai),牛尊的角与四足均为中空,整体保持了约3毫米的壁厚(hou),仅在(zai)牛蹄接触(chu)地面的部位厚(hou)度为5毫米,为器物提供了良好(hao)的支撑功能。值得一提的是,牛尊的右后(hou)足与腹腔连(lian)接部位壁厚(hou)增加,达到7毫米左右,这并非设计失误(wu),而(er)是工匠为适应(ying)浇口功能而(er)进行的巧妙调整。这一设计,保证了器物充型过程中铜液(ye)的流(liu)畅,不会产生涡流(liu)、热节等(deng)问题,大大降低了产生铸造缺陷的概(gai)率。
复原商周青铜器浇注与凝固(gu)的动态过程,使人们(men)可以深入理解古代(dai)杰(jie)出的铸造工艺。很多古代(dai)的技术设置(zhi),如金(jin)属垫片(内冷铁(tie))等(deng),今(jin)天的铸造工艺中仍(reng)在(zai)广泛应(ying)用。数千年的技术传承,显示(shi)了我国(guo)古代(dai)金(jin)属铸造技艺的强大生命力(li)。正因为商代(dai)晚期工匠对青铜铸造技术的熟练掌握,一件件精美(mei)器物才得以诞生,从而(er)缔造了古代(dai)中国(guo)独特而(er)璀璨的青铜时代(dai)。
(编辑单位:西北(bei)工业大学)