Vol.24 韩汝玢等：中国古代铜器的显微组织 ·223 使用近2000年.中国古代早期并没有使用Cu- 锡合金中不溶，以独立相存在，这种以软质点分 As二元合金的记载，近年来对中国早期铜冶金 布于组织中可弥合锡青铜的缩松.由于铅的密 起源及特点的研究时发现，在甘肃、新疆等地均 度较铜大很多，因此若合金中铅含量较高，易造 发现了使用Cu-As合金的铜器，如甘肃民乐东 成比重偏析.合金中铅的尺寸、形状和分布状态 灰山四坝文化墓葬（约公元前1800）出土的15件 对器物性能也有影响，Chase给出了Cu,Sn,Pb 铜器全部含砷，其含砷量为2%6%，金相鉴定 成分与(HB),0,6的关系，可知含锡12%~13%青 的11件器物都是热锻加工而成的，组织为α等 铜中加入%的铅时，总的力学性能较好例在古 轴晶及孪晶组织（图18）.新疆哈密天山北路墓 代武器和刃具制作中，到目前为止，尚不能认 地出土的9件铜器也是C-As二元合金的砷 为古代工匠是有意识制作符合上述铅锡含量的 铜，其中8件是装饰品（铜珠、铜牌、手镯及耳环）， 制品 只有1件为铜刀.它们的金相组织显示有铸有 铅加入铜锡合金中可以提高合金溶液的流 锻，如图19铜耳环(M361:8)是含砷3.6%的铸造 动性，使充填铸型的能力增强，对铸件表面纹饰 组织，图20铜刀(T1322)含砷4.7%树枝状偏析沿 清晰度及尺寸精度有直接影响.实验研究表明， 加工方向变形，图21铜珠M5:2)为含砷8.5%的 含10%~15%的流动性最好，满流率随含铅量的 铸造组织及少量y相.根据Cu-As二元相图，砷 增加而增加；当含铅量超过15%时，满流率下 在a相中最大的固溶度为7.96%.Lechtman等人 降.因此含铅10%~15%的铜锡合金的铸造性能 进行了Cu-As合金模拟实验，当含As为2%即 良好 发现有y相(Cu,As),Budd研究奥地利2把含砷 在青铜器中，铅的尺寸、形状、分布及含量 分别为1.45%和2.77%的铜斧的显微组织也有Y 均不同，有的金相显微组织中铅呈颗粒状如图 相析出.玉门火烧沟、酒泉干骨崖四坝文化墓 22和图23，细枝晶状及粗大块状图24，图25，有 葬中亦发现有Cu-As二元合金制成的铜器. 的铅沿一定方向排列如图26，有的存在铅的比 (5)Cu-Sn-Pb三元合金的显微组织.铅在铜 重偏析如图27，有的在样品心部位置群集.盘 5 um 4μm 图16同图15铜鼓样品表面一侧组 图17辽宁北票铜钵(5100)铜锡合金 图18甘肃民乐东灰山耳环(1650)铜 织中(a+)反偏析 的淬火组织 砷合金热加工组织 Fig.16 Inverse segregation structure Fig.17 Quenched structure of Cu Sn Fig.18 Hot working structure of Cu As of the bronze drum in Fig.15 alloy,B martensitic structure and de- alloy of the earring(1650) ndritic copper-rich a phase 84m 5μm 8um 图19新疆哈密天山北路耳环0M361:图20新疆天山北路铜砷刀(T1322) 图21新疆哈密天山北路铜珠M5:2) 8)含砷3.6%的铸造组织 枝晶偏析沿加工方向变形 Cu-As合金铸造组织及少量Y相 Fig.19 Cu-As alloy with 3.6%As,de- Fig.20 Deformation of dendritic struc- Fig.21 Dendritic structure and y ndritic structure of the earring ture of Cu-As alloy with 4.7%As phase of Cu-As alloy with 7.96%As