2005年5月26日
17世纪印度的黄铜星盘制造商比欧洲同行先进了两个世纪，该大学的一名博士生说利哈伊大学他刚刚完成了为期四年的星盘研究。
布莱恩·纽伯里（Brian Newbury）在5月份获得了材料科学与工程博亚博网站下载士学位，亚博老虎机网登录他说，拉合尔（现位于巴基斯坦）制造的星盘中锌含量高，证明了17世纪早期在那里制造的黄铜是由一种直到19世纪才在欧洲发展起来的共熔技术生产的。
星盘是一种雕刻精美的仪器，由相互叠放的薄金属圆盘组成，用于进行天文计算、报时、测量任务以及确定陆地上的距离和方向。公元700年至19世纪中叶，伊斯兰世界和欧洲从公元1000年至19世纪中期，星盘都在使用d-17世纪。
纽伯里在芝加哥阿贡国家实验室的先进光子源同步加速器上对40个星盘进行了x射线衍射、x射线荧光和x射线照相实验，测量了星盘的合金成分。他在里海考古冶金实验室工作，该实验室主要分析考古和历史金属制品。
同步加速器的x射线衍射设备聚焦一束比传统x射线亮1万亿倍的光，使科学家能app亚博体育够确定人造物品的体积(内部)组成，而不需要标准分析技术所要求的切割和抛光，这降低了它的艺术价值。
纽伯里的研究由阿贡和芝加哥阿德勒天文馆和天文学博物馆资助，是第一个使用无损x射线衍射技术分析历史金属文物的研究之一。
他于4月在伦敦的大英博物馆、5月4日在阿贡和5月5日在阿德勒天文馆展示了他的研究成果。
纽伯里说，x射线衍射显示，17世纪在拉合尔生产的黄铜星盘含有39- 45%的锌，这个量是不可能通过胶结法达到的，而当时欧洲金属工人采用的是传统的黄铜制造方法。
纽伯里在《粉末衍射》杂志2004年发表的一篇文章中写道：“由于反应的热力学，胶结过程的一个实际限制是，最大锌成分约为锌的32%（重量百分比）。”。
“铜化合物(含锌39- 45%)只能通过金属锌和铜的共融来制造。”
纽伯里说，古罗马人发明的一种黄铜制造技术，是一种比共熔更复杂的制造方法。锌矿与铜金属和木炭一起放在坩埚中。这种混合物被加热，直到木炭中的碳将氧化锌还原为锌气和二氧化碳。锌气体可以扩散到固体铜中，但浓度不超过32%的锌。
用胶结法制成的黄铜薄板需要多次加工和退火，退火是加热金属以减轻因冲击(加工)到所需形状和厚度而产生的内应力的过程。
纽伯里说:“制造星盘的薄黄铜片非常耗时。”“一个厚度为1毫米的星盘至少需要5次加工和退火，而金属工人将使用大约1厘米厚的黄铜板作为原材料。”
通过共熔制造黄铜的金属工人首先生产锌金属，然后将其与铜熔化在一起形成黄铜。这种方法使工匠能够定制合金，以达到所需的锌和铜百分比。
用共熔炼制成的黄铜被加热到“热变形温度”，纽伯里说——足够热，所以它可以自由成形而不用担心开裂，但又不会热到熔化的程度。然后可以在一个周期内将其变形成所需的形状和厚度。
Newbury说，黄铜合金中锌含量的增加也会对金属造成明显的物理变化。
“你加的锌越多，金属就变得越白。当锌含量达到10-15%时，铜的自然红色开始呈现金黄色。当锌含量为25-30%时，黄金变得更加明显。当锌含量超过35%时，颜色会变得更淡，甚至是白色。
锌含量超过35%的黄铜更难切割。这使得雕刻更容易——这一特点使拉合尔的星盘制作者能够雕刻出更精细的细节并制作出更精确的仪器。”
科学家们认为，在17世纪之前，金属锌在印度已经生产了几个世纪——他们认为，大部分时间都是这样，所以金属锌可以被重新氧化并用于制造药膏。
纽伯里说：“有证据表明，（印度西北部的）扎瓦尔早在13世纪就开始生产金属锌，但我们并不完全确定它的用途。
“我们在APS同步加速器的工作已经产生了第一个数据，表明在黄铜生产中使用金属锌已经在1600年得到确认。”
除了使用x射线衍射来确定星盘中黄铜的整体成分外，Newbury还使用x射线荧光来测量黄铜的表面成分，x射线荧光是分析考古文物的标准工具。
他发现大块的锌含量明显高于表面，他把这种差异归因于黄铜加热时产生的锌挥发性。
“黄铜中的锌挥发性很强。黄铜受热时，锌从表面扩散出来。特别是长时间的退火会造成大量的表面锌损失。”
纽伯里希望通过研究薄碗、餐盘和其他由薄铜片制成的工艺品，更多地了解印度次大陆的金属加工历史。
在他的博士研究中，利哈伊大学材料科学与工程教授、世界著名的考古冶金学家迈克尔·诺蒂斯(Michael Notis)为他提供了建议。亚博网站下载亚博老虎机网登录
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