逆天|被压弯了两千年的古剑在出土瞬间反弹平直?看科学家析其逆天表现


逆天|被压弯了两千年的古剑在出土瞬间反弹平直?看科学家析其逆天表现
文章图片
文章图片
据说 , 1974年 , 秦兵马俑1号坑的发掘过程中 , 考古专家发掘在11号过洞处发现了一把青铜剑 。这把青铜剑的处境很不妙 , 剑柄陷泥 , 剑尖被一尊重达 150公斤的陶俑死死压住 , 致使剑身弯曲——弯曲角度接近45度 。让人难以置信的是 , 当考古专家们将陶俑搬开 , 这把又窄又薄、被压弯了2200多年的青铜剑 , 竟在一瞬间反弹平直 , 自然恢复 。在场的考古专家全惊呆了!要知道 , 这种特殊属性只有“形态记忆合金”才具备 。而形态记忆合金是在1932年才发现 , 首次应用则是在1969年 。真是逆天了!难道 , 2200多年前的秦朝人 , 竟然已经掌握了“形态记忆合金”制造技术?!
可惜的是 , 以上这段“据说”仅仅只是“据说” , 并不见于任何现场考古学家的报告和记述 。
1994年3月1日 , 秦始皇兵马俑2号俑坑正式开始挖掘 。这次 , 又陆续出土了18把青铜剑 。
这些剑同样有其逆天之处 。
逆天处一:本来 , 青铜材料易折易断 , 用以铸剑 , 只能铸成短剑 , 并且剑面必须足够宽 。以号称“中华第一剑”的越王勾践剑为例 , 其全长不过55.6厘米 。而秦兵马俑1号坑于1974年发掘出的青铜剑 , 以及这次出土的18把青铜剑 , 长度都超过了80厘米 , 最长的将近95厘米!
逆天处二:已经出土的19把青铜剑剑身都有8个棱面 , 通过用游标卡尺测量 , 考古专家发现 , 这8个棱面误差不足一根头发丝 , 并且剑剑如此 , 结构精密 , 让人惊叹 。
逆天处三:这些青铜古剑在地下已沉睡了2200多年 , 出土时 , 都光亮如新 , 剑身平滑 , 刃部磨纹细腻 , 锋利无匹 。试之以纸 , 一划可透18层报纸 。
为了破解这些逆天之谜 , 考古专家把这些青铜剑先后分送中国地质科学院、中国有色金属研究院、上海冶炼厂等单位 , 进行激光显微光谱、电子探针、X光荧光检测和化学定量分析 。
检测结果出来 , 举世哗然 。
秦陵考古队首任队长袁仲一说:剑表面有一层密密的铬盐氧化屏 , 厚约十微米 , 相当于一张报纸厚度的十分之一 , 含铬量为百分之O点六至百分之二 。正是有了这层灰色的含铬保护层 , 起到了强有力的抗銹耐蚀的作用 。这比吴、越王剑表面采用硫化处理的防腐性能又提高了一步 。
在剑身上镀铬盐化合物 , 学术界称为“铬氧化法” 。
这种“铬氧化法”是近代德国人、美国人研究出来的先进工艺 。德国人于1932年、美国人于1950年先后对这种“铬氧化法”申请了专利 。
可是 , 从对这些剑的检测结果来看 , 似乎 , 早在春秋战国时期 , 中国人就已掌握了这一先进的工艺 。
这样的结论 , 是不是太恐怖了点?!
于是有人开玩笑说 , 应该是外星人把这种方法传授给秦朝人的 。

逆天|被压弯了两千年的古剑在出土瞬间反弹平直?看科学家析其逆天表现
文章图片
文章图片
另外有检测数据表明 , 这批青铜古剑表面(边部)含锡量为31% , 内部(中心)含锡量为21.4% 。
造成这种内外含锡量差别的原因是铸造过程中发生锡的逆偏析(反偏析) , 即高锡青铜液注满范腔后 , 凝固过程中结晶速度快的部位含锡量高 , 结晶速度慢的部位含锡量低 。
由于含锡量的高低直接影响到该部位的硬度 , 而剑体刃薄 , 凝固快、结晶早 , 则其硬度值远高于剑体的其它部位 , 因而锋利无匹 。
但内外成分不均匀就会降低合金力学性能 , 使其组织趋向稀松 , 抗压抗击性能差 。
青铜兵器的性能主要体现在三方面上:硬度、塑性和抗拉强度 。
这三方面性能都和含锡量有关 。分页标题

逆天|被压弯了两千年的古剑在出土瞬间反弹平直?看科学家析其逆天表现
文章图片
文章图片
随着含锡量的增加 , 其硬度可以不断上升;但其伸长率(塑性性能)在超过3%含锡量后就不断下降 , 超过22%含锡量后 , 趋近于0% 。抗拉强度则会在18%含锡量时达到顶峰 , 之后迅速下降 。
所以 , 含锡量超过20%后 , 青铜塑性极低 , 基本上无法形变 , 抗拉强度也很低 , 工业上已无实用价值 。
本来 , 对于含锡量较低的青铜 , 其塑性数值较高 , 可以通过冷锻来提升硬度和强度 。但含锡量太高 , 硬度高、塑性低 , 无法采取冷锻技术 , 只能通过淬火、退火等法进行热处理 。
这些青铜秦剑的硬度均在200HB以上 , 可知其并未经过淬火、退火等法对其塑性进行改善 。
那么 , 一个冷酷的事实摆在眼前:这些青铜秦剑属于不折不扣的硬脆材料 , 各项性能数值与常见玻璃、陶瓷的数值十分接近 , 稍不留神掉到地下就会成为碎片 。

逆天|被压弯了两千年的古剑在出土瞬间反弹平直?看科学家析其逆天表现
文章图片
文章图片
也由此可推本文开头提到的“据说”纯属好事者捏造的谣言 , 这种青铜长剑一折即断 , 还谈什么“形态记忆合金”技术呢?
刘占成先生是目睹秦剑出土、并亲手捧过秦剑实物的考古专家 , 他坦承:“……从性能上讲秦剑是脆而易断 。俑坑中出土较多剑身残断后的断节 , 恰好反映了秦剑很脆的特性……”
横向比较一下:秦国统一全国之时(公元前221年-公元前207年) , 罗马军团的Gladius剑、高卢人的凯尔特长剑、色雷斯蛮子的Rhomphaia长刀 , 全是钢铁煅造 。
再纵向比较:中国科学院自然科学史研究所的何堂坤曾对66件西周-战国时期的刃器进行检测 , 其中的2件曾经过淬火处理 , 国外的古希腊、古意大利文明也均有对高锡青铜进行淬火的记录 。而由出土的杨家山铁剑证明 , 我国不但在春秋时期已经出现了钢铁兵器 , 还经过渗碳和退火处理 。燕下都出土的大批钢铁兵器也表明 , 在战国时期 , 经过淬火处理的钢铁兵器已经成为了战场上的主要角色 , 战国末期 , 青铜已经走向了没落 。

逆天|被压弯了两千年的古剑在出土瞬间反弹平直?看科学家析其逆天表现
文章图片
文章图片
那么 , 该怎么解释秦青铜剑的“铬盐氧化法领先世界2000年”呢?
何堂坤先生深入研究发现 , 这种镀铬技术并非秦青铜剑独有 , 除了这批青铜秦剑 , 他已在6件物品上出现过类似的含铬物质 , 时间跨度为西周早期到汉代 , 长达1000年左右 。
何堂坤先生在《几件表面含铬青铜器的分析》一书中提出:青铜秦剑上的铬 , 应该是使用、埋藏过程中偶然渗入 。理由有五:一、事例较少 , 古代含铬的青铜器试样不到10件;二、表面含铬量较低 , 10个分析点铬的平均含量仅为1.056%;三、不存在有意渗入的实际依据;四、表面含铬量波动稍大 , 极不均匀;五、没有有关记载文字 , 传统工艺中也无类似操作 。
《中国古代军事工程技术史》一书也指出 , 铜兵器表层中铬的含量 , 并不高于其中铁、铝、硅等杂质的含量 , 人们一般都把后者视作土壤腐蚀的结果 , 故此 , 不能完全排除土壤腐蚀导致铜兵器表层含微量铬的可能性 。
说到这儿 , 最后的问题来了 。

逆天|被压弯了两千年的古剑在出土瞬间反弹平直?看科学家析其逆天表现
文章图片
文章图片
既然这批一度被视为“逆天”神作的青铜秦剑不过铸造者采用中国古代最简单、也是最常见的青铜铸剑法铸造成的劣质之作 , 那其最终目的和用途是什么呢?分页标题
【逆天|被压弯了两千年的古剑在出土瞬间反弹平直?看科学家析其逆天表现】考虑到兵马俑里的陶俑全都是精心制成的陪葬品 , 那么 , 这批秦剑的真实身份应该也是陪葬品 。