殷墟出土的青铜器“亚长”牛尊。 　　殷墟博物馆供图

　　我国古代璀璨的青铜文明，一直为世人所关注，在技术层面也存在诸多未解之谜。

　　上世纪初以来，学者们对古代青铜铸造工艺的研究已逾百年。如何通过科学方法准确还原3000多年前的青铜铸造过程，从而更好地诠释中国古代独特的块范铸造法及其对世界的贡献？对河南安阳殷墟出土的“亚长”牛尊凝固过程的研究，为这一问题提供了答案。

　　商代晚期的青铜器在材质、工艺和造型上均达到了青铜艺术的巅峰。商人重酒，尊是当时最重要的酒器。牛尊因其动物造型，铸造难度远高于普通的大口尊。西北工业大学青铜工艺研究团队结合材料科学方法与凝固技术国家重点实验室的前沿技术，通过对周原陶范铸造参数的精确计算与建模，成功复原了商代晚期牛尊的浇注与凝固过程。

　　动态复原影像通过专业软件生成，展示了牛尊从铜液注入范腔到完全凝固的全过程。研究者可以清晰观察到铜液充型的顺序、各部位的温度变化及液固状态的转变。更重要的是，凝固过程模拟使研究者能够定量分析青铜器的缺陷，从而从材料科学的角度理解商代工匠在浇注、冒口设置、铜液温度控制及材料选择等方面的精湛技艺。

　　首先是浇口与冒口的选择。无论古今，浇冒口的设置都是铸造中最关键的技术之一。经过仔细观察，人们发现，牛尊的右后足为浇口、左前足为冒口。这一设计展现了工匠的高超智慧。研究团队在模拟时，曾经尝试将浇冒口进行互换，结果发现器物的整体缺陷增加了1倍以上。可以说，当时的工匠对浇冒口的选择做到了今天材料科学视角下的最优解。

　　此外，牛尊的整体造型严格遵守了等壁厚设计原则。等壁厚，即铸件的所有部位基本保持均等的壁厚，这是铸造工艺中的重要准则，尤其适用于铜锡合金这种糊状凝固金属。古代的工匠在长期实践中，发现了青铜的材料特性，并合理运用到实际生产中。除腹腔外，牛尊的角与四足均为中空，整体保持了约3毫米的壁厚，仅在牛蹄接触地面的部位厚度为5毫米，为器物提供了良好的支撑功能。值得一提的是，牛尊的右后足与腹腔连接部位壁厚增加，达到7毫米左右，这并非设计失误，而是工匠为适应浇口功能而进行的巧妙调整。这一设计，保证了器物充型过程中铜液的流畅，不会产生涡流、热节等问题，大大降低了产生铸造缺陷的概率。

　　复原商周青铜器浇注与凝固的动态过程，使人们可以深入理解古代杰出的铸造工艺。很多古代的技术设置，如金属垫片（内冷铁）等，今天的铸造工艺中仍在广泛应用。数千年的技术传承，显示了我国古代金属铸造技艺的强大生命力。正因为商代晚期工匠对青铜铸造技术的熟练掌握，一件件精美器物才得以诞生，从而缔造了古代中国独特而璀璨的青铜时代。

　　（作者单位：西北工业大学）

　　作者：杨  欢