湖北襄阳余岗、沈岗楚墓出土青铜器的检测分析

晏德付 秦颍 孙升 王先福 陈千万

（1.中国国家博物馆文保院，北京 100006；2.中国科学技术大学科技史与科技考古系，安徽 合肥 230026；3.安徽建筑大学建筑与规划学院，安徽 合肥 230026；4.湖北省襄阳市文物考古研究所，湖北 襄阳 441021）

余岗、沈岗墓地分别位于襄阳市高新区团山镇余岗村北侧和南侧，地处汉水中游北岸两条相邻且同呈东西走向的低矮岗地上。两墓地墓葬分布密集，时代上起西周，下至西汉，以东周楚墓为主，其中有20座是出土铜礼器的楚国中下级贵族墓。此外，周围还有时代相当或稍早、稍晚的韩岗、彭岗遗址和山湾、蔡坡、团山、卞营等数处墓地，这些墓葬区皆分布在邓城遗址附近（春秋时期楚灭邓后设立的邑）。本文对余岗、沈岗墓地出土部分青铜器、焊料进行物相和成分分析。结合分析结果，探讨了从春秋中期楚国灭了邓国，再到战国晚期这段时间内，该地青铜合金配比、加工工艺、制作技术等问题。

1 样品及分析结果

1.1 样品采集和处理

所分析的22件样品主要来自余岗墓地，遍布墓地南区、西区、东区、北区，以鼎为主，兼有盒、缶、簠、盏等不同类型的器物。其中3件样品采自附近沈岗墓地，分别为M4出土的鼎、盏和M65出土的鼎。样品时间跨度较大，从春秋中期至战国中期。以上所有样品经严格的表面处理后，分别进行XRF成分测试及金相组织分析。

1.2 XRF检测及其结果

采用X射线荧光分析技术对样品成分进行检测，测试仪器为WD-1800型X射线荧光光谱仪（日本岛津公司生产），采用4kW端窗铑（Rh）靶X光管，管口铍窗厚度为75μm，管压与管流分别为40kV/140mA，真空光路，测角仪定位重现性±0.0001°，最大扫描速度300°/min，样品情况及分析结果见表1。

表1 余岗、沈岗楚墓青铜样品XRF分析结果（%）

1.3 金相分析

从经过XRF分析后的样品上截取一块下来进行金相分析，所有样品均以纵截面为金相检测面，样品经镶样机镶好后，用不同粒度的砂纸逐级磨光，最后在抛光机上抛光，得到所要观察的界面。为了最好地显示真实的金相组织，采用抛光与侵蚀交替进行的操作方法。对样品进行金相组织观察，采用的是南京江南光学仪器厂制造的XJL-3型立式金相显微镜，部分样品金相组织特征见表2。

表2 样品金相鉴定结果

xy11基体为典型的α树枝状结晶，亮色已连成网状者为（α＋δ）共析体，数量众多。有一些小圆球铅颗粒，可见铸造气孔存在铸造images/BZ_108_1706_309_2122_621.pngxy12基体为α树枝状结晶，亮色部分为（α＋δ）共析体，数量较多。有较多大球状铅颗粒存在，可见硫化物夹杂及较多的自由铜颗粒铸造images/BZ_108_1706_638_2122_950.pngxy17 基体为典型的α树枝状结晶，亮色已连成网状者为（α＋δ）共析体，数量众多。可见细小铅颗粒存在 铸造images/BZ_108_1706_966_2122_1278.pngxy18基体为典型的α树枝状结晶，亮色岛屿状分布于枝晶间的为（α＋δ）共析体，数量较多，有些部分已连成网状。可见细小铅颗粒存在铸造images/BZ_108_1706_1293_2122_1606.pngxy19基体为经过再结晶的α固溶体等轴晶及孪晶，晶粒细碎。晶界有（α＋δ）共析体残存。存在孔洞和灰色夹杂物锻造images/BZ_108_1706_1620_2122_1930.pngxy20 基体为α固溶体，（α＋δ）共析体呈岛屿状分布。小球状铅颗粒较多 铸造images/BZ_108_1706_1950_2122_2263.pngxy22基体为α树枝状结晶，亮色部分为（α＋δ）共析体，呈岛屿状、哑铃状、长条状等形态分布，数量众多。有较细小铅颗粒存在铸造images/BZ_108_1706_2275_2122_2587.png

金相检验显示样品多数为铸造组织，其金相组织为α固溶体枝晶和（α+δ）共析体组织结构。α枝状晶晶内存在偏析，α树枝状晶及（α+δ）共析体，组织的形态随锡含量的不同而不同。既可以看到α树枝晶间分布亮色岛屿状形态的（α+δ）共析体组织（见样品xy1的金相显微照片），也可以看到（α+δ）共析体组织连成网状的金相组织（见样品xy2、xy10的金相显微照片）。

铅的形态存在较大颗粒状铅（见样品xy9、xy12的金相显微照片）与小颗粒铅（见样品xy4、xy17的金相显微照片）散乱分布的两种情况。在青铜合金中，铅的形态、颗粒分布与其含量有直接的关系。

部分样品能观察到硫化物夹杂（见样品xy9、xy12的金相显微照片）以及自由铜颗粒（见样品xy1、xy7、xy9、xy10、xy12的金相显微照片）的存在，它们以颗粒状弥散于基体上。

2 结果讨论

通过对余岗、沈岗楚墓出土的部分青铜器进行成分和金相分析，可初步得出以下几点结果：

老蒋得知八十六军军长莫与硕临阵脱逃一事大为震怒，立即免了莫与硕和参谋长胡炎的职，要求押解重庆军法审判。

第二，从所分析样品合金的配比结果看，铸造器物均为铜锡铅三元合金。含铜量处于47.06%～85.09%这一范围内，有一半以上的器物铜含量低于74.50%，锡含量的变化范围在8.93%～31.85%之间，锡含量超过30%的器物只有1件，含量在20%～30%的达到5件，大部分样品含量都在11%～15%之间，低于10%的仅仅只有样品xy10。铅含量变化范围较大，范围为1.68%～29.09%。除铜、锡、铅外，杂质主要是铁、硫、磷等元素。

从10余件鼎的合金配比来看，春秋中晚期的几件锡含量很高，普遍在20%以上；从春秋晚期到战国中期，锡的含量趋于稳定，集中在12.34%～17.45%之间。根据锡青铜、铅锡青铜的抗拉强度、硬度、延伸率与含锡量的关系，铸造锡青铜的机械性能随含锡量的增加而发生变化，其抗拉强度和延伸率先随含锡量增加而提高，但当含锡量大于6%～7%后，组织中出现硬脆δ相，延伸率迅速下降，强度则继续提高。含锡量超过20%时，强度与塑性都变得很低，因此，20%以上的高锡青铜器性脆且易碎，这是由于组织中出现大量δ相造成的。从铸造工艺的角度来讲，经工匠的不断摸索，这一时期对于青铜器合金成分配比对器物特性的影响有了更深层次的了解，合金配比逐渐优化，冶铸工艺逐渐成熟。

第三，合金组织中铅的尺寸、形状及分布状态对器物性能影响较大。锡青铜中加入一定量的铅可以提高熔液的耐磨性及流动性，提高流满率。铅在青铜合金中以独立相存在，熔点较低，在合金凝固的最后阶段填补在枝晶间的空隙中，有利于铸造棱角清晰、表面光洁的器物。铜锡合金中加入适当比例的铅能延长热锻时间，并能降低冷加工缺陷出现的概率。但过多铅的加入会显著降低青铜的机械性能。

从分析铸造器物样品来看，战国之前铅含量的变化较大，多数在10%以上，有几件器物铅含量甚至达到20%以上。而到了战国时期，铅含量逐渐趋于稳定，基本在10%以下。这种变化是源于工匠对工艺的不断摸索，逐渐掌握了合金配比性能，还是受原材料的供应影响，研究还需要更多数据支持。

第四，样品xy13是把簠耳与簠身连接起来的焊料，锡、铅含量较高，分别是43.85%与51.16%，为接近各半配比的铅锡焊料，已接近其共晶点的成分组成（共晶点的锡铅比为61.9∶38.1）。铅锡焊料的优点是熔点低，便于低温下补铸或焊接，且固化后的组织非常均匀，外表也很光亮，强度和硬度也较佳，焊接性能远优于纯锡或纯铅焊料。

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