金相学研究是阐明古代冶炼、铸造、加工技术水平和发展历程的重要途径。金相图片真实地记录了金相学研究的结果。《科学技术与文明研究丛书:中国古代金属材料显微组织图谱总论》介绍了金属文物科学分析方法及金相学的基本知识,系统总结了北京科技大学冶金与材料史研究所对金属文物进行金相学研究的经验,其内容涵盖中国古代使用的各种金属与合金的相图及其应用。通过对中国古代金属材料的显微组织研究,把典型的组织以图谱形式展示出来,不仅学术参考性权威,而且填补国际上没有专门介绍中国古代金属材料显微组织出版物之空白。
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金属及合金是人类历史迈向文明史的物质基础之一。中国古代冶金技术曾有过辉煌成就,并对中华民族的统一、生存和发展起了重要作用,但由于在古代,大多数人对冶金技术并不熟悉,甚至会轻视,所以史书中对冶金技术的记载很少,有些与事实差别很大;有些由于古文献记载年代久远或后人假记,或在成书时加入神秘内容使文献中对技术的记述实质不明,或涉及的文字含意不清,造成后来学者对其解释各异,无法轻易得到某项冶金技术;有些古文献失佚,重要的如奄浸铜要略》《冶铁志》已佚,只留书名,对研究古代冶金技术造成了困难。另外,古代的一些冶金技术多为传统工艺,技术条件的控制多凭经验及操作熟练程度;还有由于古代原料来源的限制,一些制品多为重复使用。以上诸多原因使中国冶金始于何时何地,不同时期、不同地域有何特点等这些问题的认知需依赖考古发掘出土的金属文物为其提供重要线索。为此,1974年柯俊教授组织并领导北京钢铁学院(现为北京科技大学)成立冶金史研究室(所),组成专职队伍,与文物考古部门密切合作,运用现代实验方法对考古发掘出土的金属文物和冶金遗物进行系统的分析与研究,以阐明中国冶金技术发展历程及其对中国社会、经济与文化的作用。经过4。年的冶金史研究,柯俊教授组织的专职队伍取得了重大突破和重要成果,并积累了丰富的经验和技术资料。研究的文物材质包括铜及其合金、金银制品、铅锡及其合金、锌及其合金、不同的生铁制品、钢制品等。涉及种类众多,有容器、农具、工具、兵器、车马器、生活用品、装饰品等。这次研究的时间跨度大,几乎囊括了自中国开始使用金属(公元前3000年)以降约5000年的历史。
美国麻省理工学院材料科学、冶金史专家史密斯(C.S.Smith)教授提出,应该把考古材料中存储的有价值的信息尽可能地挖掘出来,因为在出土的金属文物中存在着许多有意义的信息。这些信息通常与制作技术有关,如使用的矿石、燃料的种类,冶炼技术,铸造、锻造方法,组织、成分及其均匀性、冷热加工情况,夹杂物分布及腐蚀状态等,涉及内涵十分丰富。这些信息也都可以用现代实验方法研究得到重要结果。但是,由于中国悠久的历史、朝代的更迭、民族的迁徙变化,加之风俗、信仰各具地域特色,文化技术交流频繁,冶金技术多凭经验等诸多因素,对金属文物的研究增加了许多困难。研究实践表明,与文物考古工作者密切合作,取长补短,互通信息,遵守信誉,才能使研究工作科学、顺利地完成。正如柯俊教授教导的:冶金史研究是为文物考古学服务的。这也是搞好冶金史研究工作的前提。因此,对金属文物的科学分析和研究是非常必要的,是考古、文物保护、文化遗产及博物馆工作者应该重视的一项任务。中国冶金史的研究将为弘扬中华民族悠久历史,充实文化遗产内容,也将为阐明中国古代科学技术成就提供许多有力的实物证据。本书的任务是介绍我们所在进行显微组织研究时需要了解和学习的相关内容和经验,希望能为青年学者提供有益的参考价值。
目录
总序 /柯俊 梅建军 /i
前言 /iii
第一章 金属文物概述 /1
第一节 金属文物分类 /1
第二节 金属文物的诊断 /3
第二章 金属文物的金相学研究要点 /6
第一节 古代铜器的鉴定 /6
第二节 古代铁器的技术鉴定 /8
第三章 金属文物显微组织的分析 /14
第一节 金属文物的显微组织金相学研究 /15
第二节 金属文物金相学研究常用的相图 /21
第四章 光学显微技术 /77
第一节 光学金相显微镜 /77
第二节 实体显微镜及其在金属文物研究中的应用 /84
第二节 金属文物金相样品的制备 /86
第四节 偏光显微镜在金属文物显微组织研究中的应用 /94
第五节 显微硬度仪的使用 /100
第五章 金属文物的成分分析 /105
第一节 化学分析方法 /105
第二节 原子吸收光谱分析仪 /107
第三节 电感藕合等离子体发射光谱 /110
第六章 20世纪揭开研究微观世界序幕的三大发现 /113
第一节 X射线的发现与产生 /114
第二节 放射性的发现 /115
第三节 电子的发现 /117
第七章 X射线成像技术 /120
第一节 X射线成像仪的发展 /120
第二节 X射线成像检测技术 /121
第二节 X射线成像检测技术在文物领域的应用 /125
第八章 X射线荧光分析法 /128
第一节 概述 /128
第二节 基本原理 /129
第二节 X射线荧光光谱分析仪器的结构与种类 /130
第四节 使用XRF仪器对金属文物进行成分测定 /131
第九章 X射线衍射分析技术 /142
第一节 X射线衍射的基本原理 /142
第三节 X射线衍射方法 /143
第三节 X射线衍射法进行金属文物显微研究实例 /145
第十章 电子显微技术在冶金考古中的应用 /151
第一节 电子与物质的交互作用 /151
第二节 电子显微镜与扫描电子显微镜发展史 /159
第三节 扫描电子显微镜基本原理与实验方法 /163
第四节 扫描电镜X射线能谱分析 /166
第五节 电子探针显微分析技术 /174
第六节 电子光学微观分析仪器 /180
第十一章 研究方法及实例 /182
第一节 古代文献的搜集与整理 /182
第二节 与考古学者合作进行调查研究 /183
第三节 样品的检测分析与模拟实验 /184
第四节 综合研究与社会发展史结合的方法 /186
第五节 多学科结合的方法 /188
第六节 揭开古铜镜表面"漆古"形成的秘密 /189
后记 /195