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X光计算机技术齐上阵 高科技护航铁质文物保护
中国网滨海高新:www.022china.com  时间: 2012-08-20 17:29:47 

中国网·滨海高新讯 镇守沧州桥头的铁狮子,已经在户外矗立了一千年。可惜在近几十年,它却加速锈蚀,以至于人们不得不想办法动手术来拯救它。

中国有不少存留千百年的铁质文物,以生铁和生铁制钢为主,与西方的锻造器物相比,更容易腐蚀损失。这一特性使中国铁质文物的保护成为众所周知的难题。

中国文化遗产研究院副院长马清林介绍说,多年以来,我国虽然开展了部分研究和保护工作,但比较零散,许多问题长期没有解决。在此背景下,“十一五”国家科技支撑计划重点项目“文化遗产保护关键技术研究”中设立了“铁质文物综合保护技术研究”课题。

钢铁文物往往是面目全非,有的需要做整容手术,有的则要“刮骨疗伤”。如果没有先进技术手段提供信息和方案,文物保护者是很难动手的。

铁质文物保护技术课题,涉及到河北沧州铁狮子、云南南诏铁柱、广东广州光孝寺铁塔、天津大沽口炮台铁炮、山西永济蒲津渡遗址铁器群、福建厦门和广东东莞铁炮、山东蓬莱铁锚和北京明清铁钟等不同形态、年代和特性的文物。这些文物所面临的危险各不相同,研究者得实验不同的研究手段和保护措施。

例如,铸造于公元953年的国宝沧州铁狮子的保护和修复尝试,从上世纪就开始了,但由于当时认识水平不够,一些保护措施,比如筑亭,灌注填充物等都起到了反作用。世纪之交时,铁狮子的危险状况成了社会各界关注的焦点。

“我十年前参与的沧州铁狮子的研究保护。当时铁狮锈蚀严重,状况已经很糟糕了。”北京科技大学的金属文物研究专家韩汝玢教授表示,在科学保护的思路下,各技术单位陆续参与进来,解决铁狮子锈蚀问题逐渐有了眉目。

沧州的铸铁狮子重31吨,一直在室外放置,本世纪初时已经多处开裂,只能用内外支架撑住。为了让铁狮子不至于崩溃,科研人员首先要搞清楚它如何受力才能安全。

利用三维激光扫描设备,铁狮子的具体外形被录入了计算机。科研人员在铁狮子的颈、前胸、腹、腿、爪等16个部位共采集18块样品,为力学分析提供材料数据。(发现不同部位材质分别为铸铁脱碳钢、白口铁、灰口铁和马口铁,分布很不均匀。)

研究者还利用北京大学的X光探伤设备,看清了铁狮子体内的裂隙走向和特点。

在掌握了铁狮子力学状况的基础上,科研人员在计算机里建立起模型,分析了铁狮子和支架上一些关键点的受力情况。他们发现,内外支架尽管很有效保护了铁狮子不受震动威胁,但其设置也容易导致铁狮子开裂。因此拆除部分支架是必要的。在计算机的帮助下,人们得到了新的支架方案。

不仅如此,科研人员还建议在铁狮子和支架上安装传感系统,随时评估其结构健康状况。这套传感器可以监测风速、温度、湿度、振动、各部位的应力等数据,有利于控制中心防范事故。

科研人员还给出一个简单的保护方案:在铁狮子上建造一个玻璃顶棚,既能防雨,又不至于因为缺阳光而有潮气。

大沽口遗址的铁炮面临的危险则是另外一种。它从海泥里捞出后,未经彻底清洗和处理,一直在室外露天放置,腐蚀严重。

情况类似的还有蓬莱铁锚等沿海文物。为这些铁器除锈是一件精细活。喷砂机、超声波洁牙机、刻字刀、手术刀和竹签等东西轮番上阵。

除锈之后,还要用特定的溶液为之清洗,再用缓蚀剂处理。最后用防锈底漆和喷涂液,将文物封护起来。

有的器物中,有害盐的含量较高,就要选择合适的脱盐方法。

在一环环精心处理之后,正在腐朽的文物在很大程度上恢复原貌,并且回到稳定状况中。

据介绍,在几年的研究中,铁质文物保护技术取得了多方面的成果。一是总结了中国古代大型铁质文物材质和制作工艺及腐蚀产物与环境的关系,制备了模拟研究样品;二是研究了铁质文物保护材料和保护实施工艺,研发出铁质文物除锈、脱盐、缓蚀和封护的新材料与新工艺,取得了一系列具有自主知识产权的研究成果,并应用于铁质文物保护示范,效果良好;三是以沧州铁狮子为例,首次将健康监测系统应用于室外大型铁质文物保护研究,建立了室外大型铁质文物三维激光扫描点云、高精度三维网格几何模型和有限元模型,实现了不可移动文物的科学记录与精确仿真结构分析。

在国家文物局的积极指导和支持下,“铁质文物综合保护技术研究”课题成果的推广应用,将显著减缓我国各种钢铁文物的腐蚀损失,有效维护珍贵的文化遗产。(记者 高博)

 
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文章来源: 科技日报 责任编辑: 欣闻
 
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