近日，圓明園馬首銅像回歸的消息引發(fā)各界關注。在國家博物館舉行的《回歸之路——新中國成立70周年流失文物回歸成果展》上，不少觀眾聚攏在展柜前，一睹其風采。
眼前的馬首銅像，神態(tài)栩栩如生，毛發(fā)分毫畢現(xiàn)，展現(xiàn)出極高的工藝水準，是一件非凡的中國古代藝術品。歷百年風雨而不銹蝕的馬首銅像，是用什么材料鑄造而成的？采用了什么樣的鑄造工藝？其內里還藏著哪些乾坤？科技日報記者就此采訪了相關專家。
材質為含微量鉛鋅的紅銅
馬首銅像為意大利人郎世寧設計，是清代圓明園長春園西洋樓建筑群海晏堂外十二生肖獸首噴泉的主要構件之一。
1860年英法聯(lián)軍入侵北京，圓明園慘遭劫掠焚毀，馬首銅像與其他11尊獸首銅像一同流失海外。
2007年8月，國家文物局獲悉圓明園馬首銅像即將拍賣，第一時間表達了終止公開拍賣的堅定立場和促成文物回歸的良好意愿。同年9月，何鴻燊先生得知相關情況后，慨然出資搶救流失文物，結束了馬首銅像百余年的離散漂泊。此后，馬首銅像一直在我國港澳地區(qū)公開展示。
在國家文物局的協(xié)調下，2019年11月，何鴻燊先生決定將馬首銅像正式捐贈國家文物局，向中華人民共和國成立70周年和澳門回歸20周年獻禮。
為了解馬首的材質、鑄造工藝以及可能的用途等方面信息，根據(jù)國家文物局工作安排，北京大學考古文博學院對馬首銅像利用便攜式X熒光光譜儀、X光照相、可塑材料翻模顯微照相、相機微距拍照觀察等方法進行了分析檢測。
參與此項研究工作的北京大學考古文博學院副教授崔劍鋒介紹，成分分析結果表明，馬首使用的材質為含微量鉛鋅的紅銅。銅含量達到98%左右，鉛含量為1%左右，此外還含有一定量的鐵和鋅。紅銅的熔點達到1083℃，澆鑄需在較高溫度下進行，使用紅銅的原因應當是為了呈現(xiàn)紫紅色的效果。
失蠟法一次鑄造成型
外形如此精美的馬首是如何鑄造而成的呢？
有人認為，馬首頭部、頸部和鬃毛是分別鑄造而成，然后焊接在一起的。
但X光照相結果顯示，馬首除了頸部前下方有數(shù)個鋦釘外，其他各個部位都無明顯的分鑄焊接痕跡。由此可見，馬首系渾鑄而成，其頸部、臉部以及眼睛、耳部、嘴和舌頭都應為一體鑄造，非常形象逼真。馬首頂部的鬃毛更是纖毫畢現(xiàn)，下部可見一明顯的銅梗及幾處銅塊將一部分鬃毛撐起，造成懸空效果。
“據(jù)此判斷，整個馬首都是使用精密鑄造的方法——失蠟法一次鑄造而成。”崔劍鋒表示。失蠟鑄造又稱熔模鑄造，即采用一次性可熔失的柔性材料如蟲蠟、蜂蠟等，作為模型材料，可以制作出層次豐富、形象逼真的模型，再通過加熱脫蠟形成型腔，在腔中澆鑄鐵水或銅水后可以得到紋飾清晰的精致鑄件，現(xiàn)代很多精細鑄件如飛機發(fā)動機葉片等也使用熔模鑄造來成型。
馬臉部為一空腔，該空腔直通馬嘴部，空腔后部有一不規(guī)則三角形，可與頸部聯(lián)通，此孔洞邊緣部位極不規(guī)整。專家推測，該孔洞可能是在鑄造完成后用工具臨時破開，以便水能從頸部流入嘴內。
馬首唯一鋦釘處位于頸部偏下處。X光照相顯示，該處明顯比馬首其他部位厚。究其原因，崔劍鋒認為有可能是因為鑄造前蠟模發(fā)生錯位，為防止鑄后引起表面開裂，工匠用銅鋦釘將蠟模開裂部分固定在一起，同時在內壁加補蠟層，使得鑄后銅壁厚度增加，而表面紋飾不致被破壞。澆鑄后，鋦釘兩端被銅水包裹，在外部無法觀察到，表明鋦釘應是先于鑄造而被安放的。
技藝精湛顯示器物等級高
為了研究馬首臉部汗毛和頂部鬃毛的制作方式，研究人員還進行了表面翻模的顯微觀察，采用可塑材料對其臉部、耳部等翻模，然后在超景深顯微鏡下進行微痕觀察。
崔劍鋒介紹，對馬首眼部細節(jié)翻模后，可以看出整體線條圓潤，翻模下凹而非凸起，且底部呈現(xiàn)圓弧而非三角。這表明馬首臉部的細小毛發(fā)也是鑄造出來的，而非刻畫形成。仔細觀察，線條并不連貫，且并不十分平行，與在蠟等柔性材料上刻畫效果類似，說明預先在蠟模等軟性材料上進行了雕刻，然后再鑄造成型。“紋飾手法千變萬化，說明制模工匠的技藝精湛，顯示出器物的等級頗高。”崔劍鋒分析道。
此外鬃毛為鑄造而非雕刻的一個證據(jù)是翻模顯微照片可以看出，在馬首表面有一處1毫米的凸起割斷鬃毛，這反映了在鑄造之前的模具上有一個槽，鑄后就是凸起。恰恰說明紋飾都是刻在蠟模上，而不是刻在器物上，因此是失蠟法的佐證。
此外，研究人員還利用單反相機的微距功能對器物內壁細節(jié)進行了拍照觀察。內部觀察結果再次確證馬鬃毛是鑄造而成，鬃毛的分層現(xiàn)象清晰可見，特別是出現(xiàn)反復打結的效果，這也表明其制模時就進行了分層燙蠟，這樣鑄造出的鬃毛會出現(xiàn)分層的立體效果，這種情況也是雕刻無法做到的。
內壁附著白色殘留物
除了對馬首銅像的制造材料和工藝進行細致探究外，研究人員還在馬首內壁發(fā)現(xiàn)了一些附著物。
他們發(fā)現(xiàn)，馬首內壁附著了不少白色殘留物，形態(tài)上看可能是水垢等沉淀物。這表明該器物內壁有可能和水長期接觸，使用過程中在內表面沉積了一層水垢，水垢的形成很有可能和其作為十二生肖噴泉這一使用功能密切相關。
“器物內壁殘留有可能是使用留下來的沉積物，這和其功能密切相關，若對沉積物做相應的分析或可得到更確鑿的證據(jù)。”崔劍鋒說。
在他看來，馬首銅像的回歸為我國燦爛的傳統(tǒng)失蠟鑄造工藝復原提供了寶貴的實物資料，目前所做的研究和推斷還較為初步，圓明園十二生肖獸首的制作工藝值得深入研究和發(fā)掘。
眼前的馬首銅像，神態(tài)栩栩如生，毛發(fā)分毫畢現(xiàn)，展現(xiàn)出極高的工藝水準，是一件非凡的中國古代藝術品。歷百年風雨而不銹蝕的馬首銅像，是用什么材料鑄造而成的？采用了什么樣的鑄造工藝？其內里還藏著哪些乾坤？科技日報記者就此采訪了相關專家。
材質為含微量鉛鋅的紅銅
馬首銅像為意大利人郎世寧設計，是清代圓明園長春園西洋樓建筑群海晏堂外十二生肖獸首噴泉的主要構件之一。
1860年英法聯(lián)軍入侵北京，圓明園慘遭劫掠焚毀，馬首銅像與其他11尊獸首銅像一同流失海外。
2007年8月，國家文物局獲悉圓明園馬首銅像即將拍賣，第一時間表達了終止公開拍賣的堅定立場和促成文物回歸的良好意愿。同年9月，何鴻燊先生得知相關情況后，慨然出資搶救流失文物，結束了馬首銅像百余年的離散漂泊。此后，馬首銅像一直在我國港澳地區(qū)公開展示。
在國家文物局的協(xié)調下，2019年11月，何鴻燊先生決定將馬首銅像正式捐贈國家文物局，向中華人民共和國成立70周年和澳門回歸20周年獻禮。
為了解馬首的材質、鑄造工藝以及可能的用途等方面信息，根據(jù)國家文物局工作安排，北京大學考古文博學院對馬首銅像利用便攜式X熒光光譜儀、X光照相、可塑材料翻模顯微照相、相機微距拍照觀察等方法進行了分析檢測。
參與此項研究工作的北京大學考古文博學院副教授崔劍鋒介紹，成分分析結果表明，馬首使用的材質為含微量鉛鋅的紅銅。銅含量達到98%左右，鉛含量為1%左右，此外還含有一定量的鐵和鋅。紅銅的熔點達到1083℃，澆鑄需在較高溫度下進行，使用紅銅的原因應當是為了呈現(xiàn)紫紅色的效果。
失蠟法一次鑄造成型
外形如此精美的馬首是如何鑄造而成的呢？
有人認為，馬首頭部、頸部和鬃毛是分別鑄造而成，然后焊接在一起的。
但X光照相結果顯示，馬首除了頸部前下方有數(shù)個鋦釘外，其他各個部位都無明顯的分鑄焊接痕跡。由此可見，馬首系渾鑄而成，其頸部、臉部以及眼睛、耳部、嘴和舌頭都應為一體鑄造，非常形象逼真。馬首頂部的鬃毛更是纖毫畢現(xiàn)，下部可見一明顯的銅梗及幾處銅塊將一部分鬃毛撐起，造成懸空效果。
“據(jù)此判斷，整個馬首都是使用精密鑄造的方法——失蠟法一次鑄造而成。”崔劍鋒表示。失蠟鑄造又稱熔模鑄造，即采用一次性可熔失的柔性材料如蟲蠟、蜂蠟等，作為模型材料，可以制作出層次豐富、形象逼真的模型，再通過加熱脫蠟形成型腔，在腔中澆鑄鐵水或銅水后可以得到紋飾清晰的精致鑄件，現(xiàn)代很多精細鑄件如飛機發(fā)動機葉片等也使用熔模鑄造來成型。
馬臉部為一空腔，該空腔直通馬嘴部，空腔后部有一不規(guī)則三角形，可與頸部聯(lián)通，此孔洞邊緣部位極不規(guī)整。專家推測，該孔洞可能是在鑄造完成后用工具臨時破開，以便水能從頸部流入嘴內。
馬首唯一鋦釘處位于頸部偏下處。X光照相顯示，該處明顯比馬首其他部位厚。究其原因，崔劍鋒認為有可能是因為鑄造前蠟模發(fā)生錯位，為防止鑄后引起表面開裂，工匠用銅鋦釘將蠟模開裂部分固定在一起，同時在內壁加補蠟層，使得鑄后銅壁厚度增加，而表面紋飾不致被破壞。澆鑄后，鋦釘兩端被銅水包裹，在外部無法觀察到，表明鋦釘應是先于鑄造而被安放的。
技藝精湛顯示器物等級高
為了研究馬首臉部汗毛和頂部鬃毛的制作方式，研究人員還進行了表面翻模的顯微觀察，采用可塑材料對其臉部、耳部等翻模，然后在超景深顯微鏡下進行微痕觀察。
崔劍鋒介紹，對馬首眼部細節(jié)翻模后，可以看出整體線條圓潤，翻模下凹而非凸起，且底部呈現(xiàn)圓弧而非三角。這表明馬首臉部的細小毛發(fā)也是鑄造出來的，而非刻畫形成。仔細觀察，線條并不連貫，且并不十分平行，與在蠟等柔性材料上刻畫效果類似，說明預先在蠟模等軟性材料上進行了雕刻，然后再鑄造成型。“紋飾手法千變萬化，說明制模工匠的技藝精湛，顯示出器物的等級頗高。”崔劍鋒分析道。
此外鬃毛為鑄造而非雕刻的一個證據(jù)是翻模顯微照片可以看出，在馬首表面有一處1毫米的凸起割斷鬃毛，這反映了在鑄造之前的模具上有一個槽，鑄后就是凸起。恰恰說明紋飾都是刻在蠟模上，而不是刻在器物上，因此是失蠟法的佐證。
此外，研究人員還利用單反相機的微距功能對器物內壁細節(jié)進行了拍照觀察。內部觀察結果再次確證馬鬃毛是鑄造而成，鬃毛的分層現(xiàn)象清晰可見，特別是出現(xiàn)反復打結的效果，這也表明其制模時就進行了分層燙蠟，這樣鑄造出的鬃毛會出現(xiàn)分層的立體效果，這種情況也是雕刻無法做到的。
內壁附著白色殘留物
除了對馬首銅像的制造材料和工藝進行細致探究外，研究人員還在馬首內壁發(fā)現(xiàn)了一些附著物。
他們發(fā)現(xiàn)，馬首內壁附著了不少白色殘留物，形態(tài)上看可能是水垢等沉淀物。這表明該器物內壁有可能和水長期接觸，使用過程中在內表面沉積了一層水垢，水垢的形成很有可能和其作為十二生肖噴泉這一使用功能密切相關。
“器物內壁殘留有可能是使用留下來的沉積物，這和其功能密切相關，若對沉積物做相應的分析或可得到更確鑿的證據(jù)。”崔劍鋒說。
在他看來，馬首銅像的回歸為我國燦爛的傳統(tǒng)失蠟鑄造工藝復原提供了寶貴的實物資料，目前所做的研究和推斷還較為初步，圓明園十二生肖獸首的制作工藝值得深入研究和發(fā)掘。
