Закрыть кнопку

Выберите свой региональный сайт

Закрыть

Электронно-микрозондовое исследование бронзы Иньсюй (Аньян) из коллекции Академии Синика

JEOLnews, том 49, номер 1, 2014 г. Ёсиюки Иидзука1 и Джунко Учида2
1Институт наук о Земле и 2Институт истории и филологии, Academia Sinica

   В этой статье описывается недавний прогресс в области широкоформатных фотонно-кристаллических лазеров, основанных на эффекте фотонной полосы. Показано, что уникальные диаграммы направленности могут быть созданы путем создания фотонно-кристаллических структур. Кроме того, было продемонстрировано, что были успешно достигнуты мощные, с высоким качеством луча, поверхностно-излучающие, лазерные колебания ваттного класса. Эти результаты представляют собой важную веху для инноваций в области лазеров, поскольку они обеспечивают путь к преодолению ограничений в приложениях, которые страдают от низкого качества луча, что открывает двери для широкого спектра приложений в обработке материалов, лазерной медицине, нелинейной оптике, сенсорика и так далее.

Введение

   Институт истории и филологии Academia Sinica, основанный в 1928 году для современных археологических исследований, 15 раз проводил раскопки в Иньсюй (殷墟) Аньяна, провинция Хэнань, Центральная равнина в Китае. Программы раскопок были приостановлены в 1937 году из-за неразберихи. Большая часть раскопанных материалов была перевезена, и с 1949 года в Институте хранится большое количество бронзовых предметов из Иньсюй, сейчас он находится в Тайбэе.
   Иньсюй - это место, где были обнаружены письмена на костях оракула, и считается древней столицей поздней династии Шан (ок. 14–11 вв. До н.э.), в бронзовом веке Китая. Изделия из бронзы Иньсюй из коллекции Академии Синика были извлечены из аристократических гробниц в районе дворца Сяотунь и королевских гробниц в районе Сибэйган, и коллекция содержит все виды бронзовых предметов из всех фаз временной последовательности периода Иньсюй. Хотя коллекция является одной из самых ценных и разнообразных для изучения бронзовой культуры, научными методами было изучено лишь небольшое количество бронзы. Для понимания технологических инноваций бронзового литья в Восточной Азии чрезвычайно важны материалы Иньсюй, поскольку он был центром производства бронзы в раннем бронзовом веке в Восточной Азии. Информация из бронзы Иньсюй и дальнейшее сравнительное исследование других эпох, областей и технологий укажут на эволюцию бронзовой культуры. С 2007 года авторы начали серию исследований коллекции бронзы Иньсюй с использованием методов электронного микрозонда, чтобы выявить технологию литья бронзы в Аньяне династии Шан. Здесь мы сообщаем об аналитических методах древней бронзы и значении культуры бронзы в династии Шан.

Древние бронзы и пробоподготовка

   Бронза, первый сплав человечества, состоит из двух металлических элементов меди (Cu) и олова (Sn). Бронзовый предмет изготавливался путем заливки расплавленного сплава в форму. Температура плавления Cu и Sn составляет ок. 1085ºC и 232ºC соответственно, а температуры плавления снижаются с увеличением содержания Sn в бронзе. Рисунок 1а представлена ​​фазовая диаграмма системы Cu-Sn (олово-бронза). Из расплавленной бонзы в пределах 90-80 мас.% Cu (10-20 мас.% Sn) первичной твердой фазой бронзы является α-фаза при достижении ею температуры ликвидуса. α-фаза вызывает сегрегационное затвердевание (дендриты: рис. 1b-d) при понижении температуры, а затем появляется вторичная δ-фаза при скорости охлаждения обычной отливки. При обычном литье кристаллизация фаз, обогащенных оловом, ε и η, не происходит, поскольку температура падает слишком низко для реакции. Другими словами, только дендритная α-фаза и α+δ-эвтектическая фаза обычно наблюдаются в недрах древней бронзы, как сообщают Геттенс [1] и Ван [2], и любая фаза содержит менее 77 мас.% Cu (>33 % Sn) в обычной литейной бронзе не существует.
   Известно, что при длительном захоронении на поверхности бронзы образуется зеленый налет. Патина состоит из оксидов меди, олова и свинца и их карбонатов. Все без исключения поверхности древних бронз подвергались окислению. Хотя для изучения химии бронзы применялись различные аналитические подходы, такие как рентгенофлуоресценция (XRF), XR-EDS и метод химического растворения на поверхности, только анализ поверхности не позволяет исследовать ее первоначальный химический состав и технологию литья.
   Коллекция Иньсю содержит большое количество (вероятно, более 20,000 1004) бронзовых фрагментов, но многие из них не могут быть использованы для реставрационных работ. Тем не менее, он по-прежнему ценен и позволяет выбрать несколько подходящих образцов для исследования металлургической микроструктуры и химического состава по поперечным сечениям. Исследуемые образцы были отобраны из целых фаз периода Иньсюй (от Среднего Шан до Позднего Шан) и различных обычаев. По крайней мере, во времена династии Хань в бронзовых предметах признается шесть видов использования, а именно сосуды, инструменты, оружие, инструменты, украшения и предметы колесницы. Чтобы понять химический характер бронзы Иньсюй, для этого исследования были выбраны ритуальные сосуды (цзюэ, дин, цзун, гу, поу и ху), оружие (шлемы, кинжалы, ножи, наконечники стрел и копий) и украшения колесниц. . Раскопанные шлемы были только из гробницы HPKMXNUMX в Иньсюй.
Fig.1
Рис. 1 Бронзовая система и репрезентативная микроструктура бронзового шлема из HPKM1004.
а) Фазовая диаграмма системы медь (Cu) – олово (Sn) в состоянии равновесия [9].
б) Электронная микрофотография в обратном рассеянии. Выделенные частицы свинца (Pb) наблюдаются в виде ярких (белых на изображении) пятен.
(менее нескольких мкм) в структурах α+δ эвтектических фаз бронзы, показанных в виде дендритов, окружающих первичную α
фазы бронзы (показаны более темной областью).
в) г) и д). Карты распределения элементов меди, олова и свинца соответственно. Шкала баров: 5 мкм.

Аналитическая методика бронзы Yinxu Подготовка образцов

   Чтобы увидеть поперечное сечение бронзового предмета, выбранные фрагменты были вырезаны на небольшой кусок (размером менее нескольких сантиметров и толщиной несколько миллиметров) с помощью микроалмазной пилы. Во избежание термических и механических повреждений металлургической конструкции, алмазная пила работала на малой скорости вращения 100 об/мин с дистиллированной водой для охлаждения во время резки. Очищенные этанолом образцы были помещены в эпоксидную смолу для холодной заливки (отверждение при комнатной температуре в течение восьми часов) с формой диаметром 1 дюйм, а открытые поверхности были отполированы алмазной пастой, а затем обработаны раствором коллоидного кремнезема.

SEM

   Полированное поперечное сечение сначала наблюдали в оптический микроскоп с отражающим светом. Затем использовали сканирующие электронные микроскопы (JEOL W-SEM JSM-6360LV и FE-SEM JSM-7100F) для наблюдения за металлургической структурой с помощью изображений в обратно рассеянных электронах, которые представляют среднее содержание атомов по контрасту в черно-белых изображениях. Полуколичественный анализ проводился с помощью энергодисперсионного спектрометра (Oxford Instruments Ltd), используемого в условиях пучка 15 кВ (кВ) и 0.1 наноампер (нА) для ускоряющего напряжения и тока пучка, соответственно, в условиях вакуума. 25 Па (Па). Объемный химический состав определяли по среднему значению от 10 до 20 площадей 120 мкм × 90 мкм (в 1000 раз при увеличении СЭМ-изображения). Время счета рентгеновских лучей составляло 100 секунд. Количественные данные были скорректированы методом ZAF с химически известными чистыми металлами и синтетическими сплавами для Cu (металлическая медь), Sn (металлическое олово), Sb (металлическое сурьма), Ag (металлическое серебро), As (арсенид галлия: GaAs), Zn ( металлический цинк), Pb (крокоит: PbCrO4), Bi (металлический висмут), Fe-Co-Ni (металлический стандарт NBS868) и S (пирит: FeS2).

ЕРМА

   При рентгено-энергодисперсионном анализе бронзы олово (линии Sn-L) является мешающим элементом для кислородного (Okα) анализа. Затем был проведен количественный химический анализ меди, олова, свинца и кислорода с помощью EPMA (JEOL W-EPMA JXA-8900R и FE-EPMA JXA-8500F), оснащенных спектрометрами с дисперсией по длине волны (WDS). Условия работы пучка: 20 кВ, 10 нА и расфокусированный луч 5 мкм для ускоряющего напряжения, тока пучка и размера пучка соответственно. Измеренные интенсивности рентгеновского излучения были скорректированы методом PRZ металла с использованием стандартной калибровки известных в химическом отношении стандартных металлов и оксидов со следующими дифракционными кристаллами: металлическая медь для Cu-Kα с кристаллом LiF, олово-металл для Sn-Lα с кристаллом PET. , крокоит (PbCrO4) для Pb-Mß с кристаллом PETH и оксид олова (SnO2) для O-ka с кристаллом LDE1H. Рентгеновские пики представляют собой их верхнюю и нижнюю базовые рентгенограммы, которые отсчитывают за 20 и 10 с соответственно. Чтобы получить объемную химию из каждого образца, анализируемые точки были выбраны случайным образом от 100 до 225 точек с интервалами 50 мкм с направлениями XY путем преобразования таблицы точек картирования. Были использованы изображения как вторичных, так и обратно-рассеянных электронов, чтобы избежать повреждений и выветривания. Затем в качестве средних значений рассчитывали общий химический состав, особенно объемные отношения Cu/(Cu+Sn) (Cu#). Анализ химического распределения (картирования) Cu, Sn, Pb, O и некоторых других (As и Sb) также выполняли методом FE-EPMA в условиях 20 кВ и 30 нА для ускоряющего напряжения и тока пучка соответственно.

Итоги

Металлургическая структура внутренней части бронзы

   Толщина изученных иньсюйских бронз в основном составляет 2–3 мм. Многие изделия из бронзы серьезно окислялись не только на поверхности, но и внутри. Такие образцы не подходили для исследования их металлургической структуры. Мы попробовали около 200 бронзовых фрагментов, но 95 образцов смогли изучить их поперечные сечения.
   На рис. 1 (be) показана репрезентативная дендритная структура бронзового предмета Иньсюй (шлем F1 из HPKM1004) с микрофотографией в обратном рассеянии и химическое распределение Cu, Sn и Pb. Свинец (Pb) выделяется из бронзовых фаз, которые состоят из α-фазы, первичной кристаллической фазы и α+δ-эвтектических фаз. Pb является плавящимся агентом и снижает температуру плавления. Pb находился в расплавленной бронзе при высокой температуре, но не распределялся в твердой бронзе.
   Бронзовые микроструктуры делятся на два типа, такие как дендритные и зернистые структуры (Рис 2). Дендрит в основном присутствует, но зернистая структура наблюдается пока только в 5 случаях. Для сравнения структуры мы одновременно исследуем экспериментальные бронзовые изделия. Дендрит наблюдается в обычных литейных бронзах, тогда как зернистая или химическая однородная структура получается у экспериментальных продуктов после термической обработки, такой как отжиг или отпуск. Результаты показывают, что по крайней мере один из методов термической обработки уже применялся в период Иньсю династии Шан, хотя это очень редко.
Fig.2
Рис. 2 Типичная металлургическая структура бронзовых изделий из Иньсюй (слева) и экспериментальных продуктов (справа). Структура дендритов и химическая неоднородность Cu (верхняя часть) и Sn (середина) наблюдаются на предмете из бронзы Yinxu (шлем: HPKM1004 F1) и в эксперименте по нормальному литью (JY-4: Cu:Sn:Pb = 80:15:5, Cu# = 0.158), с другой стороны, зернистая структура и химическая однородность наблюдаются внутри кинжала (R002117) и изделия после отпуска (JY6T: Cu:Sn:Pb = 80:15:5, Cu# = 0.158; эксперимент по термообработке: выдерживали при 600 ºC в течение 24 часов, а затем обрабатывали медленным охлаждением). BEI: электронные микрофотографии в обратном рассеянии. Более холодный (синий) и более теплый (красный) цвета указывают на более низкую и более высокую концентрацию каждого элемента соответственно. Шкала баров: 50 мкм.

Химический состав бронз Иньсюй

   Точность объемных отношений Cu/(Cu+Sn) (Cu#) бронз была подтверждена химическими известными бронзовыми сплавами. Рисунок 3 показывает выполненные результаты по 4-м типам методов анализа. Некоторые эталоны представляли собой свинцовые бронзы (от 3 до 10 мас. % от исходной массы). Свинец (Pb) является плавящим агентом и во время экспериментов ведет себя как летучий газ. Таким образом, ожидалось, что содержание Pb будет меньше исходного. Однако Cu# в свинцовистой бронзе хорошо сохранялся. В целом результаты приемлемы в пределах 0.02 в Cu#[3].
   Рисунок 4 показывает содержание Pb с Cu# исследованных 95 бронз по обычаям. Большинство бронз имеют содержание меди в диапазоне от 0.77 до 0.89 и не содержат большого количества свинца (менее 2 мас.%). Бронзы, содержащие более 0.9 Cu#, представляют собой четыре (4) мышьяковистых (As) бронзы (Рис 5а), одна (1) антиномовая (Sb) бронза из оружия (рис. 5б) и Pb-бронза (2-украшения: R014314 и R007306), которые содержат меньше Sn. За исключением таких бронз (> 0.9 в Cu #), большинство изученных бронз Yinxu показывают меньшее содержание Pb, и более 75% изученных бронз показывают менее 2 мас.% Pb. Средние значения Cu# и Pb касок из НПКМ1004 составляют 0.838 и 1.56 мас.% соответственно в исследованных 30 образцах. С другой стороны, #Cu ритуальных сосудов колеблется в пределах 0.78-0.88, что относительно ниже диапазона Cu (или выше Sn). Большинство сосудов содержат некоторое количество Pb (до 7 мас.%). В орнаментах Cu# колеблется в широких пределах от 0.77 до 0.98. Образец, сильно украшенный инкрустацией бирюзой (R017653), показывает самое высокое содержание Pb (10.5 мас.%) в этой серии анализов.
В изделиях из колесницы образец R006919 содержит довольно высокое содержание Pb – 4.8 мас.%, а #Cu – аналогично другим ритуальным сосудам – 0.814. С другой стороны, так называемый орнамент в форме банта (R001768) содержит меньше Pb (0.3 мас.%), а #Cu составляет всего 0.766. Это пока самое низкое значение #Cu и отличается от соотношения других плеч. Считается, что это своего рода оружие, но его химический состав указывает на различное отношение к классификации объектов. Полости или пустоты обычно хорошо наблюдались внутри бронз с высоким содержанием Pb. Меньше полостей наблюдается внутри бронз с низким содержанием Pb. Похоже, что состояние сохранности относительно лучше в бронзах с низким содержанием Pb.

Рис 3 Рис 4
Рис. 3. Результаты анализа известных в химическом отношении бронзовых стандартных материалов. По осям X и Y отложены соотношения взвешивания и измерения массы Cu/
(Cu+Sn). W-SEM: JEOL JSM-6360LV с Oxford Si[Li] EDS; FE-SEM: JEOL JSM-7100F с Oxford SDD-EDS; W-EPMA: JEOL JXA-8900R; FE-EPMA: JEOL JXA-8500F.
Рис. 4. Распределения содержания Pb по массовым отношениям Cu/(Cu+Sn) в исследованных изделиях из иньсюйской бронзы, показанные по обычаям. Алмазы: шлемы только от HPKM1004; кружки: оружие: четыре (4) из них идентифицированы как As-бронза и одна как As-Sb бронза (R006817); квадраты: украшения типа колесничных украшений (из них 3 высокомедные бронзы); треугольники: горшки и чашки с мелким рельефом на поверхности. N: количество исследованных образцов с помощью SEM-EDS.

Рис 5
Рис. 5 а) Результат картирования бронзы As (Pb) (кинжал: R009260-1). Мышьяк (As) распределяется в основном в δ-фазе бронзы, но не присутствует в δ-фазе, потому что солидус α-фазы Cu-Sn слишком высок для образования сплава Cu-As. Максимальное содержание мышьяка в δ-фазе составляет около 3 мас. %, а объемное содержание мышьяка — около 1 вес. %. Мы предполагаем, что As может быть получен из минерала медной руды в природе, а не добавлен, потому что форма этого кинжала, как ожидается, будет типом северных воинов.
б) Результат картирования бронзы Sb-As (Pb) (кинжал: R006817). Сурьма (Sb) наблюдается в виде сегрегированной фазы, такое же поведение, как Pb и Fe (железо). Распределяется в основном в δ-фазе бронзы. Более холодный (синий) и более теплый (красный) цвета указывают на более низкую и более высокую концентрацию каждого элемента соответственно. BEI: микрофотографии в обратном рассеянии электронов. Шкала баров: 50 мкм.
 

Результаты EPMA с кислородным анализом

   Наличие кислорода во внутренней части бронз указывает на состояние сохранности. Таким образом, проверка кислорода полезна, чтобы различать их первоначальный химический состав для дальнейшего обсуждения. Рисунок 6 показаны репрезентативные результаты картографического анализа двух образцов, оксидированного и хорошо сохранившегося бронзового шлема шлемов, из HPKM1004. Очевидно, невозможно указать степень их окисления по изображениям обратного рассеяния (БЭИ) на обоих срезах, поскольку дендриты были четко идентифицированы. Однако кислородные карты показывают, что в шлеме-07 структура микродендритов была окислена. Результаты количественного точечного анализа показаны на Рис 7. Оксидированные каски (Hel-06 и -07) показывают диапазон разброса O до 25 мас.% и отношения Cu/(Cu+Sn) от 1.0 до 0.3, что не соответствует нормальному литью бронзы, тогда как хорошо сохранившиеся каски (Hel- 05 и -08) не содержит O, и весь диапазон Cu# соответствует α-фазе и α+δ-эвтектической фазе (от 94 до 72 мас.% Cu: см. рис. 1а). Результаты показывают, что в процессе окисления его Cu# отличается от исходного.
   В общих результатах EPMA было подтверждено, что 73 бронзовых предмета хорошо сохранились и сохраняют надежный химический состав, чтобы обсудить исходное объемное соотношение Cu:Sn. Рисунок 8 показано распределение количества Cu # (объемное соотношение Cu/[Cu+Sn]) в зависимости от использования. Каждый Cu# рассчитывали путем анализа 100-225 пятен с помощью EPMA.
Шлемы из HPKM1004 (серые) имеют значение от 0.80 до 0.89, а большинство шлемов - от 0.83 до 0.86, а среднее значение Cu # составляет 0.843. Плечи (зеленые) также имеют широкий диапазон от 0.82 до 0.89 в Cu#. Однако данные содержат различные типы оружия. С другой стороны, Cu# ритуальных сосудов (красный) колеблется от 0.80 до 0.86. Различия в химическом составе бронзы кажутся неясными в изменении временной последовательности периода Иньсюй.
Рис 6
Рис 6
Электронные микрофотографии в обратном рассеянии (BEI) и карты распределения элементов меди (Cu), олова (Sn) и кислорода (O). Оксидированная (верхняя: каска-07: толщина 3 мм) и хорошо сохранившаяся (нижняя: каска-08: толщина 1 мм) бронзы от HPKM1004. Интенсивность рентгеновского излучения подсчитывали в течение 0.04 с и 0.025 с с интервалами 2 мкм и 0.5 мкм с перемещением столика XY по широкой (срезы) и малой (250 × 250 мкм) картам площадей соответственно.

Рис 7
Рис. 7 Репрезентативные результаты содержания кислорода с соотношением Cu/(Cu+Sn) из внутренней части бронзовых шлемов из HPKM1004 с помощью точечного (количественного) анализа EPMA. Алмазы: оксидированные бронзы (Каски-06 и -07). Треугольники: бронзы хорошей сохранности (каски-05 и -08). n: количество аналитических точек.

Рис 8
Рис. 8 Распределение объемных отношений Cu/(Cu+Sn) по потреблению. Серый: шлемы только от HPKM1004; зеленый: оружие включает кинжалы, ножи, наконечники стрел и копий); красный: сосуды. ср.: среднее значение массовых соотношений Cu/(Cu+Sn) в массе. N: количество исследованных образцов методом РСМА.

Обсуждение

   В современной металлургии хорошо изучены физические свойства сплава Cu-Sn: цвет, твердость по Бринеллю, предел прочности и удлинение бронзы зависят от соотношения Cu:Sn (рис. 9). В целом бронза становится более твердой с увеличением содержания Sn от 15 мас.%, но становится хрупкой, так как предел прочности при растяжении и относительное удлинение значительно снижаются при содержании Sn более 20 мас.%. Кажется, что бронза приобретает наибольшую ударную вязкость при 85-80 мас.% Cu (15-20 мас.% Sn). Расчетная вязкость расплавленной бронзы также показана на рис. 9, вязкость уменьшается с увеличением содержания Sn[4].
   На данный момент мы получили 73 бронзовых химиката и 46 данных из них были шлемами от HPKM1004. Как показано на рис. 8, #Cu касок относительно однороден, и для большинства касок он составляет от 0.83 до 0.86, а среднее значение составляет 0.843. Их отношения #Cu кажутся сравнимыми с диапазоном высокой ударной вязкости бронзы. С другой стороны, диапазон Cu# ритуальных сосудов несколько обогащен Sn, а также Pb (см. рис. 4). Сосуды обычно украшены мелким рельефом на поверхности. Эти явления указывают на то, что Sn и Pb были добавлены преднамеренно, чтобы увеличить вязкость расплавленной бронзы для литья, которую можно было бы легко разлить в формы для украшения. Были изучены различные виды оружия, но некоторые из них представляются ритуальными предметами с украшением на поверхности вместо настоящего оружия. Возможно, поэтому Cu# плеч распределяется в более широком диапазоне от 0.82 до 0.89. Исходя из этих обстоятельств, вполне вероятно, что мастера уже тогда понимали символы из бронзы.
   В древней китайской классике обрядов династии Чжоу Чжоу <周礼考工記 Чжоу Ли Као Гун Цзи> Шесть формул соотношений смесей <金有六 斉 Лю Ци> были стандартизированы для различных вариантов использования бронзы. Обсуждалось, что описание относится к 4–3 векам до нашей эры, на основе знаний о 9–7 веках до нашей эры, которые относятся к периоду династии Чжоу. Судя по описанию, считается, что разницу в компонентах бронзового сплава (соотношения Cu:Sn) можно контролировать с давних времен в Китае. Однако это не было подтверждено химическими составами древних бронз.
   Ван [2] предложил двустороннюю интерпретацию формулы шести, основанную на соотношениях весов, показанных как случаи -A и -B в Таблица 1. Поскольку термина «медь» в то время не существовало, древние предложения в формуле «Шесть» описывали соотношения смеси бронзы с «металлом» и «оловом». Он предположил «металл» в случае бронзы (случай-А) и меди (случай-В) и оценил шесть весовых соотношений смеси в Cu# от 83.3 до 50 мас.% в случае-А и от 85.7 до 66.7. мас.% в случае-В.
   В современном металловедении хорошо известно, что бронза, содержащая менее 66.7 мас. % Cu (более 33.3 мас. % Sn), непригодна для литья. С металлургической точки зрения бронзы, состоящей только из δ-фазы (68.2-66.8 мас.% Cu), также не существует. Самый высокий в мире бронзовый объект Sn (самый низкий Cu) был зарегистрирован как 32.6% по весу Sn (67.4% по весу Cu) из Кералы, Южная Индия [5]. Как показывают результаты, большая часть бронз Yinxu построена из фаз α и α + δ. Самое низкое значение Cu# составляет 0.783. С другой стороны, самое высокое содержание Cu# составляет 83.3 и 85.7 мас.% в случае -А и -В соответственно. Однако они ненадежны, потому что хорошо сохранившиеся бронзы рассеяны до диапазона 0.89 в Cu #. Поэтому предполагается, что 2-гипотезы Вана на самом деле несовместимы.
   Хори [6] исследовал древние балансиры из Древней Центральной Азии, и было подтверждено, что центральноазиатская система весов была создана около 4000 г. до н.э. и является древнейшей в мире. С другой стороны, китайская система веса может быть установлена ​​позднее 1000 г. до н.э., что может быть сопоставимо с постдинастией Шан. Цю и др. [7] интерпретировали древние китайские статьи о том, что единица объема по десятичной системе была установлена ​​уже в доциньский период (к 221 г. до н.э.). Они также указывали с исторической точки зрения, что появление единицы веса произошло позже, чем установление единиц длины и объема. Два слитка свинца были извлечены из ямы Xiaotun E-16 в Yinxu [8], но никаких инструментов для взвешивания и уравновешивания еще не было обнаружено в Аньяне. Предполагается, что поэтому в период Иньсю еще не была установлена ​​система весов.
   Объемная система - еще один способ измерения. Плотность Cu и Sn (ß-Sn) составляет 8.94 и 7.365 (г/см3) соответственно. Таким образом, масса (или вес) Cu и Sn различны даже в одном и том же объеме. Предполагая, что соотношения смесей Формулы Шести основаны на объемных соотношениях, их весовые соотношения предполагаются от 88 до 71 мас. % с шагом в несколько % в Cu# (случай-C в таблице 1). Согласно аналитическим результатам, #Cu шлемов из HPKM1004 относительно однородны в пределах 3 мас.%, и эти диапазоны также отражаются на физических свойствах бронзы. Кроме того, предлагаемый диапазон Cu# от 88 до 71 мас.% Cu может быть надежным для литья. Таким образом, вполне вероятно, что объемная гипотеза вероятна.
   В типах I и III Формулы Шести указано соотношение для колоколов и котлов (Cu6:Sn1=88 мас.% Cu) и кинжалов (Cu4 :Sn1= 83 мас.% Cu) соответственно, которые представляют собой сосуды. и оружие. Таким образом, это указывает на то, что сосуды богаче Cu, чем плечи, однако результаты анализа показали противоречие, что рукава богаче Cu, чем сосуды. Это также несовместимо с физическими свойствами бронзы.
Рис 9
Рис. 9 Физические свойства бронзы в зависимости от химии. σ : предел прочности [2]; δ: удлинение; HB: твердость (число Бринеля) [10] и V: расчетная вязкость расплавленной бронзы при температуре 1470K[4].

Table1

Заключение

   Мы попытались изучить около 200 бронзовых предметов из Иньсюй (Аньян) из коллекции Академии Синика, чтобы исследовать их металлургическую структуру и химический состав. Большая часть бронзы Иньсюй представляет собой оловянную (Sn) бронзу с небольшим количеством свинца (Pb). Объемные отношения Cu/(Cu+Sn) (Cu # по весу) каждого фрагмента бронзы рассчитывали в среднем по 100-225 количественным (точечным) анализам EPMA с кислородом и свинцом с последующим полуколичественным анализом с помощью SEM-EDS. Cu# из неокисленной внутренней части представляет собой исходный Cu#, тогда как соотношения могут значительно измениться после окисления. Подтверждена хорошая сохранность 73 образцов оружия (шлемы, кинжалы, наконечники стрел и копий) и сосудов. Общий результат показывает, что исходный Cu# находится в диапазоне от 0.79 до 0.89. Никаких изменений во временной последовательности в период Иньсюй не подтверждено. В зависимости от использования Cu # шлемов составляет от 0.84 до 0.89 и в среднем 0.845, и он относительно однороден по сравнению с другими различными вариантами использования. Большинство шлемов не содержат большого количества Pb (< 2 мас. %), а внутри наблюдается меньше полостей. Физические свойства бронзы зависят от их Cu #, а химический состав шлема соответствует ее химическому диапазону ударной вязкости. В сосудах относительно меньше Cu# (высокооловянистая бронза) и содержится некоторое количество Pb (до 5-6 мас. %). В отличие от шлемов сосуды обычно украшены мелким рельефом поверхности. Поскольку более низкое содержание Cu# (или более высокое содержание Sn) и добавление Pb снижают вязкость расплавленной бронзы, ее может быть легко отливать в тонких декоративных формах. По результатам химического анализа предполагается, что содержание меди в бронзах намеренно контролировалось с целью использования в пределах нескольких % в период Иньсюй. Основываясь на этой серии исследований бронзы Иньсюй, мы предложили гипотетическую интерпретацию формулы шести с помощью объемных отношений, а не интерпретацию по весу. Однако содержание меди в бронзе Иньсю не соответствует соотношению, описанному в древнекитайской классике.

Благодарности

   Мы благодарим д-ра Кван-цзу Чен и г-жу Ююн Линь из Института истории и филологии за их любезную поддержку. Профессора Харухиса Ми фунэ и Такекадзу Нагаэ из Университета Тоямы выражают признательность за предоставление экспериментальных образцов бронзы и ценные обсуждения. Мы благодарим г-жу Ya-t ing Hsu, г-на Yu-shiang Wang и г-жу Hui-ho Hsieh из Института наук о Земле за техническую поддержку анализа бронзы. Это исследование поддерживается Национальным научным советом (Тайвань) и Институтом истории и филологии Academia Sinica.

Рекомендации

[ 1 ] Gettens RJ 1969 Более свободные китайские бронзы Том II Технические исследования . Галерея искусств Смитсоновского института Freer, востоковедение, No.7. Вашингтон.
[ 2 ] Wan Chia-pao (1970) Предварительный отчет о металлографических исследованиях бронзового шлема Shang s. Специальные публикации Института истории и филологии Academia Sinica, No.60. стр. 4 8. Тайбэй (на китайском языке с резюме на английском языке).
[ 3 ] Иидзука Ю., Дж. Учида (2013) Химический состав бронзовых предметов Иньсюй (Аньян) в коллекции Академии Синика и его значение для древнекитайских методов литья. Бюллетень Японского общества китайской археологии, 13: 23–47 (на японском языке с аннотацией на китайском языке).
[ 4 ] Козлов Л.Я., Романов Л.М., Петров Н.Н. (1983) Прогнозирование вязкости многокомпонентных металлических расплавов. Известия Выш. Уч. Зав., Черная Металлургия, 3: 7-11.
[ 5 ] Мифунэ Х. (2010) Сравнение технологий изготовления инструментов из высокооловянной бронзы в современной Азии. В азиатских высокооловянных бронзах: технология производства и региональная характеристика. стр. 125-135 (ISBN 978-4-9905066-1-2).
[ 6 ] Хори А. (2007) Пересмотр весовой системы Древней Центральной Азии. Бюллетень Общества ближневосточных исследований в Японии (Nippon Oriento Gakkai), 50 (1): 30–32 (на японском языке с аннотацией на английском языке).
[ 7 ] Цю Гуанмин, Цю Лун, Ян Пин (2001) Единица веса (глава 4) в истории китайских технологий. Science and Technology Press, стр. 25–31. Пекин (на китайском языке).
[ 8 ] Chen Kwang-tzuu (1991) Анализ и исследование слитков свинца из Yinxu. В археологии и исторической культуре. Празднование восьмидесятилетия Као Чу-сюня, стр. 355–388. Книга Чэн-Чунг. Тайбэй (на китайском языке).
[9] Массальский Б.Т. (главный редактор) (1990) Фазовая диаграмма бинарного сплава: второе издание. Национальный институт стандартов и технологий, Каталогизация данных публикаций Библиотеки Конгресса, США (ISBN-10: 0-87170-405-6).
[10] Скотт Д.А. (1991) Металлография и микроструктура древних и исторических металлов. Музей Дж. Пола Гетти, стр. 155. Лос-Анджелес (ISBN 0-89236-195-6).

Решения по областям применения

Закрыть
Уведомление

Вы медицинский работник или персонал, занимающийся медицинским обслуживанием?

Нет

Напоминаем, что эти страницы не предназначены для предоставления широкой публике информации о продуктах.

Основы электронной микроскопии

Простое объяснение механизмов и
применения продуктов JEOL

Контакты

JEOL предлагает широкий ряд услуг по техническому обслуживанию и ремонту, чтобы наши клиенты могли спокойно и осознанно работать с оборудованием.
Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам!