無損檢測揭秘“馬踏飛燕”鑄造工藝

銅奔馬，造型優(yōu)美，構(gòu)思巧妙，鑄造精美，工藝高超，是我國古代青銅藝術(shù)品中罕見的杰作，現(xiàn)收藏于甘肅省博物館。銅奔馬高34.5cm、長44.5cm、寬10cm、重7.15kg。馬的造型呈飛速奔跑狀，三足騰空，右后蹄掠踏一只展翅飛翔、回首驚顧的飛鳥背上，全身著力點集中于超躡飛鳥的一足之上，即表現(xiàn)了馬奔跑中的姿態(tài)，又顯示出了馬的迅疾速度，再利用鳥展開的雙翅，恰好起到了平衡支撐作用，十分準(zhǔn)確地把握了力學(xué)原理，如圖1所示。整個作品集造型、速度和力學(xué)原理于一體，構(gòu)思非常巧妙。與銅奔馬一起出土的還有一支陣容龐大的銅車馬儀仗隊，由38匹銅馬、1頭銅牛、1輛斧車、4輛軺車、3輛輦車、3輛大車、2輛小車、1輛牛車、17個手持戟矛的武士俑和28個奴婢俑組成。這是迄今發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的東漢車馬儀仗銅俑，氣勢宏大，鑄造精湛，顯示出漢代群體銅雕的杰出成就。銅奔馬1969年出土于甘肅武威雷臺，50多年來，許多學(xué)者對銅奔馬的發(fā)現(xiàn)、年代、造型及其命名等問題進行了深入探討，發(fā)表了大量研究文章。但是，對銅奔馬鑄造工藝方面的研究相對較少。1974年2期《考古學(xué)報》的《武威雷臺漢墓》發(fā)掘報告曾提到其鑄造工藝是范鑄法制造的，但是后來有學(xué)者認為是用青銅失蠟鑄造工藝制作而成。而馬臀上左右兩塊鐵銹斑，則被認為是失蠟法鑄造時留下的銅液澆注口和排氣孔。博物館展覽銅奔馬時，也解說為中國古代失蠟法鑄造而成。甘肅省博物館為了進一步研究銅奔馬及銅車馬儀仗隊中甲型馬和乙型馬的鑄造工藝，在蘭州石化重裝金屬無損檢測試驗中心和甘肅省文物考古研究所文物保護修復(fù)中心，利用現(xiàn)代科學(xué)儀器對銅奔馬和銅車馬儀仗隊中的甲型馬、乙型馬分別進行了檢測分析。1銅奔馬01射線檢測利用DZ-9/30000型駐波電子直線加速器和YxlonSmartEvo300D型X射線探傷機對銅奔馬進行金屬射線探傷，通過造影圖像分析，如圖2所示。在馬頭頸、身軀和腿足相接處可以明顯看到有顏色深淺不同的鑄接痕跡，顯示出其鑄造工藝為陶范鑄接法，系先鑄造馬頭頸、身軀，分鑄腿足，再將各部鑄接一體，耳、雄勝頭飾和尾巴分別另鑄，插入馬身上相應(yīng)部位的洞孔里。馬腹內(nèi)空，腹下為一橢圓形口。新發(fā)現(xiàn)馬右后腿踝關(guān)節(jié)內(nèi)有一深色陰影部分呈“и”形，“и”頂端在馬腿跟與馬身的連接處呈圓孔卯榫形（圖像不清晰，或為半圓弧卯榫形），踝關(guān)節(jié)下邊一段呈半圓弧孔形，下端與鳥背連接處呈圓孔形（圖像不清晰，或為半圓弧形)，鳥腹部鐵芯因銅質(zhì)厚度造成掃描圖像不清，但從外表鳥腹底部可見露出的鐵芯，推測是“и”形鐵芯穿過鳥腹通到底端。也就是鑄造腿足時，在陶范內(nèi)預(yù)先放入“и”形鐵構(gòu)件，澆注銅液鑄成鐵骨銅腿，再與馬身鑄接為一體，明顯是為了強化腿部強度和支撐力而專門制作的，在其他三條腿足內(nèi)部也可看到呈深色條狀陰影，再從右前蹄下外露鐵芯分析，推測是銅腿內(nèi)部的鐵質(zhì)加強筋。02目視檢測

在銅奔馬外觀及馬蹄底部仔細觀察，表面銅質(zhì)精純，范鑄墊片痕跡不清，銅銹均勻覆蓋，各部件連接處鑄接痕跡不清晰，只在馬腿根內(nèi)側(cè)可見鑄接痕跡，如圖3所示；右前蹄底殘留有直徑約0.6cm的銹蝕鐵芯，如圖4所示，右后蹄下飛鳥腹底中部有一個直徑約0.3cm的柱狀凸起，表面被綠銹覆蓋，隱約可見銹蝕鐵芯，如圖5所示

。左側(cè)兩蹄底部因被土銹覆蓋，蹄內(nèi)情況不清。馬臀上一左一右有兩塊1cm×1cm左右的方形鐵質(zhì)墊片，可明顯看出并非是銅液澆注口。右邊的鐵質(zhì)墊片因銹蝕嚴(yán)重，呈不規(guī)則方形，如圖6所示。03成分檢測明確了銅奔馬鑄造工藝后，為了解銅奔馬所含金屬成分，在甘肅省文物考古研究所文物保護中心，利用ThermoscientificNITONxL3tXRFAnalyzer型便攜式X射線熒光光譜儀對銅奔馬進行了金屬成分含量無損檢測分析。檢測條件為：合金模式，電壓40kV，電流為自動調(diào)節(jié)，一般為5μA。檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

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甲型馬和乙型馬

01射線檢測武威雷臺漢墓與銅奔馬一起出土的銅車馬儀仗隊，根據(jù)不同造型分為甲型馬和乙型馬，其中甲型馬30匹，乙型馬8匹，如圖7所示。在甘肅省文物考古研究所文物保護修復(fù)中心，在甲型馬和乙型馬中各選取一件樣品進行射線探傷分析。在編號為21121號甲型銅馬的掃描圖（圖8）上，范鑄時使用的銅墊片痕跡不清，馬頭頸跟身軀相接處有一條顏色深淺不同的鑄接痕跡，4條馬腿與馬身連接處的鑄接痕跡清晰可見，馬腿中間隱約可見一深色條狀陰影似為鐵芯骨。鑄造工藝為先范鑄馬頭、身軀，分鑄腿足，再將各部鑄接成一體，耳朵、雄勝頭飾和馬尾另鑄后，分別插入馬身上相應(yīng)的孔內(nèi)。馬頭頸為實心，身內(nèi)空腹，腹下有一橢圓形口。編號為21119號乙型銅馬正面和背面的X射線掃描圖像上，可見馬頸兩側(cè)和身上分布多個1cm×1cm左右的方形黑塊，應(yīng)為范鑄墊片，馬頸部跟身軀之間有白色線條應(yīng)為鑄接痕跡，身軀前半身跟后半身中間有一道白色折線也應(yīng)為鑄接痕跡，馬身與馬腿相接處有明顯的鑄接痕跡，如圖9a所示，圖中馬腿上淺色為銅腿，腿內(nèi)深色陰影疑似鑄夾的銹蝕鐵芯，如圖9b所示。其鑄造工藝為先鑄馬頭頸、身軀、分鑄腿足，再將各部鑄接一體，銅腿內(nèi)鑄夾鐵芯，馬身內(nèi)腹空，腹下一橢圓形口。02目視檢測對甲型馬的外觀仔細觀察，銅質(zhì)精純，范鑄墊片痕跡不清，頭頸、身軀與腿足交接處鑄接痕跡清晰可見，是分件鑄造，再將各部件鑄接為一體，最后打磨修飾，4個馬蹄內(nèi)均殘留有夾鑄的銹蝕鐵芯，從露出斷面可看出為截面0.4cm×0.4cm左右的方筋鐵條，如圖10所示。乙型馬的外觀上看銅質(zhì)相對粗糙，雜質(zhì)較多，制作不精，馬頸身軀部和馬腿根部有鑄接痕跡，在左前蹄內(nèi)可以清楚看到銅腿內(nèi)夾鑄的直徑約0.3cm銹蝕鐵芯，其余3條蹄內(nèi)因覆蓋有范土而無法看清內(nèi)部痕跡，如圖11所示。結(jié)論關(guān)于銅奔馬及甲型馬和乙型馬的鑄造工藝，通過現(xiàn)代科學(xué)儀器進行金屬探傷分析、觀察表面鑄造痕跡和馬蹄底內(nèi)殘存的鐵芯，再結(jié)合金屬成分檢測結(jié)果，有以下幾點認識：(1)首先可以確認，銅奔馬是沿用商周時代傳統(tǒng)的青銅陶范鑄造法分段鑄造鑄接而成，而不是之前有觀點誤認為是采用春秋戰(zhàn)國以后的失蠟法鑄造的。(2)通過綜合分析，認為當(dāng)時鑄造銅奔馬時，工匠在馬的右后腿內(nèi)夾鑄了卯榫狀鐵芯骨，以增強馬腿的強度和支撐力，這是銅奔馬鑄造工藝的新發(fā)現(xiàn)。鐵器大約是春秋中晚期大規(guī)模出現(xiàn)的，具有比青銅器更加堅硬結(jié)實的質(zhì)地和性能，青銅的熔點為1084.62℃，而鐵的熔點為1539℃。馬踏飛燕的制作者在設(shè)計之初，便考慮到了僅僅依靠一條青銅質(zhì)地的馬腿，其強度不足以長期支撐一足踏在飛鳥之上且重量超過7kg的奔馬。于是巧妙地利用青銅和鐵兩種熔點不同的金屬，將當(dāng)時最堅硬的金屬鐵，鑄在起支撐作用的青銅右后腿內(nèi)及其他腿內(nèi)，做成堅固的鐵骨銅腿。銅制動物腿部夾鑄金屬條做加強筋的鑄造工藝，在秦始皇兵馬俑出土的青銅仙鶴等長腿禽類動物腿內(nèi)曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過（使用青銅條做芯骨加強腿部支撐的工藝）。這次鑄造銅奔馬時，工匠利用這種傳統(tǒng)工藝，在銅奔馬的右后支撐腿內(nèi)，特別設(shè)計制作了型鐵構(gòu)件作為加強筋，并且在腿根、踝關(guān)節(jié)、蹄足等受力部專門做了榫卯狀特殊處理，使銅奔馬得到了最佳強度和支撐效果，令這匹銅奔馬一足掠踏飛燕之上歷經(jīng)2000年佇立不倒。(3)銅車馬儀仗隊中甲型馬和乙型馬鑄造工藝不同：雖然都是先鑄馬頭、身軀，分鑄馬腿，再鑄接成一體，銅腿內(nèi)鑄夾鐵芯骨，但甲型馬銅質(zhì)純凈，鑄工精細，墊片不清;而乙型馬銅質(zhì)不純，鑄工粗糙，墊片清晰可見。造型上，甲型馬身軀高大矯健，耳較長直立向上，尾做弧形，末端打結(jié)，收尾處細長;而乙型馬皆形體肥壯，耳較短而前傾，馬尾扁平彎曲，乙型馬的身材比例不及甲型馬勻稱。另外，甲型馬無銘文，乙型馬刻有銘文。很明顯甲型馬和乙型馬不是同一模型和工藝制作的。30匹甲型馬，是一批制品，而刻有銘文的8匹乙型馬則是另外