青銅牛尊，鑄造過程復原了

我國古代璀璨的青銅文明，一直為世人所關注，在技術層面也存在諸多未解之謎。

上世紀初以來，學者們對古代青銅鑄造工藝的研究已逾百年。如何通過科學方法準確還原3000多年前的青銅鑄造過程，從而更好地詮釋中國古代獨特的塊範鑄造法及其對世界的貢獻？對河南安陽殷墟出土的“亞長”牛尊凝固過程的研究，為這一問題提供了答案。

商代晚期的青銅器在材質、工藝和造型上均達到了青銅藝術的巔峯。商人重酒，尊是當時最重要的酒器。牛尊因其動物造型，鑄造難度遠高於普通的大口尊。西北工業大學青銅工藝研究團隊結合材料科學方法與凝固技術國家重點實驗室的前沿技術，通過對周原陶範鑄造參數的精確計算與建模，成功復原了商代晚期牛尊的澆注與凝固過程。

動態復原影像通過專業軟件生成，展示了牛尊從銅液注入範腔到完全凝固的全過程。研究者可以清晰觀察到銅液充型的順序、各部位的温度變化及液固狀態的轉變。更重要的是，凝固過程模擬使研究者能夠定量分析青銅器的缺陷，從而從材料科學的角度理解商代工匠在澆注、冒口設置、銅液温度控制及材料選擇等方面的精湛技藝。

首先是澆口與冒口的選擇。無論古今，澆冒口的設置都是鑄造中最關鍵的技術之一。經過仔細觀察，人們發現，牛尊的右後足為澆口、左前足為冒口。這一設計展現了工匠的高超智慧。研究團隊在模擬時，曾經嘗試將澆冒口進行互換，結果發現器物的整體缺陷增加了1倍以上。可以説，當時的工匠對澆冒口的選擇做到了今天材料科學視角下的最優解。

此外，牛尊的整體造型嚴格遵守了等壁厚設計原則。等壁厚，即鑄件的所有部位基本保持均等的壁厚，這是鑄造工藝中的重要準則，尤其適用於銅錫合金這種糊狀凝固金屬。古代的工匠在長期實踐中，發現了青銅的材料特性，併合理運用到實際生產中。除腹腔外，牛尊的角與四足均為中空，整體保持了約3毫米的壁厚，僅在牛蹄接觸地面的部位厚度為5毫米，為器物提供了良好的支撐功能。值得一提的是，牛尊的右後足與腹腔連接部位壁厚增加，達到7毫米左右，這並非設計失誤，而是工匠為適應澆口功能而進行的巧妙調整。這一設計，保證了器物充型過程中銅液的流暢，不會產生渦流、熱節等問題，大大降低了產生鑄造缺陷的概率。

復原商周青銅器澆注與凝固的動態過程，使人們可以深入理解古代傑出的鑄造工藝。很多古代的技術設置，如金屬墊片（內冷鐵）等，今天的鑄造工藝中仍在廣泛應用。數千年的技術傳承，顯示了我國古代金屬鑄造技藝的強大生命力。正因為商代晚期工匠對青銅鑄造技術的熟練掌握，一件件精美器物才得以誕生，從而締造了古代中國獨特而璀璨的青銅時代。

（作者單位：西北工業大學）