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

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。

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。

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。

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。

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。

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?

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。

  

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