来证实其为纯度98.99的锌锭。英国于1738年用下冷凝式炼锌可能是受到印度炼锌术的影响。但中国锌锭的长期出口无疑也对欧洲炼锌业的兴起产生着推动作用。
黄铜是铜和锌的合金。明自嘉靖时开始大量铸钱《明会典》载:“嘉靖中则例通宝钱六百万文合用二火黄铜四万七千二百七十二斤”“嘉靖三十二年铸洪武至正德九号钱每号百万锭每锭五千文;嘉靖钱千万锭每锭五千文”。可见黄铜用量之大。先前多用炉甘石点化红铜得到黄铜。如清初顾祖禹《读史方舆纪要》载:“宁州水角甸山在州东百三十里地名备录村产芦(炉)甘石旧封闭。嘉靖中开局铸钱取以入铜自是复启。”但这种方法存在一些问题。如《天工开物·五金》载:“后人因炉甘石烟洪飞损改用倭铅。每红铜六斤入倭铅四斤先后入罐熔化。冷定取出即成黄铜唯人打造。”又载:“凡铸器低者红铜、倭铅均平分两1周志宏:《中国早期钢铁冶炼技术上创造的成就》《科学通报》1965年第2期。甚至铅六铜四;高者名三火黄铜、四火熟铜则铜七而铅三也。”有学者据明嘉靖年间成书的《三元大丹秘苑真旨》所述福建出产“白气倭铅”河南出产“青气倭铅”山西出产“黄气倭铅”认为《宣德鼎彝语》所载“倭源白水铅”和“倭源黑水铅”为中国自产的金属锌1。还有人对明代钱币作了测试现天启后的钱币含镉量有明显增大认为系蒸馏法炼锌所致据此可将中国以单质锌配制黄铜用以铸钱的时间定在天启元年(1621)2。当然这还需要进一步寻找证据但由此可见铜锌合金的配制与使用逐渐进入成熟阶段且广泛用于钱币和各种器件的铸造与锻制。这在冶金史上是具有重要意义的。
大型金属铸件1.兰州铁柱。明洪武五年到九年(1372—1376)造。供黄河浮桥缚系铁缆之用南北岸各立两根。现存两根柱长6.3米直径o.6米重约14吨。2.永乐大钟。铸于明永乐十八年(142o)前后现存北京大钟寺。高近7米口径33米重约46吨。钟体内外铸有经文22万余字。大钟合金成份为:铜8o.54%、锡16.4%、铝1.12%钟体铸型由七段铸范和泥芯组成蒲牢先铸于浇铸钟体时铸接成一件浇注用槽注法1。
3.武当山金殿。位于武当山主峰天柱峰巅建于明永乐十四年(1416)为现存最大的铜建筑物。重檐庑殿式仿木结构高5.5米宽5.8米进深42米全部用铜构件由榫卯装配而成。
除正面门扇外构件表面均鎏金。类似的铜建筑物有北京万寿山铜殿、五台山铜殿、昆明铜殿等。
这些大型金属铸件在铸造技术和生产规模方面都可说是领先于世界的。
1赵匡华:《中国历代“黄铜”考释》《自然科学史研究》1987年第4期。2周卫荣:《中国古代使用单质锌黄铜的实验证据》《自然科学史研究》1994年第1期。1朱彝尊:《日下旧闻考》;吴长元:《宸垣识余》;夏明明:《明永乐大钟》《北京考古与文物》1982年。
第六节机械明代前期我国机械工程技术依然保持着较高的水平这集中地反映于宋应星所撰《天工开物》中有《乃粒》、《粹精》、《甘嗜》、《膏液》、《乃服》、《冶铸》、《锤锻》、《舟车》、《佳兵》诸篇有关各类机械、机械制造工艺的记述中。诸如以性能良好功效卓越著称的连机水碓和活塞式风箱;失蜡铸造、锻焊、生铁淋口、渗碳热处理等先进而实用的技艺都在中国古代机械明史上占有重要的地位。又如造糖车(即双辊式压榨机)和利用尖劈原理工作的油榨以其构造简单、效率较高且坚牢可靠直至近代仍广为使用。
《天工开物》所载纺织机械中的缫车和赶车(双辊式脱棉机械)也都很有特色在促进纺织业展中起着重要作用。特别是其中的提花机为古文献中最具体完整的记载原文称:“凡花机通身度长一丈六尺隆起花楼中托衢盘下垂衢脚提花小厮坐花楼架木上。机末以的杠卷丝中用叠肋木两枝直穿二木约四尺长其尖插于筘两头。”著名的云锦、蜀锦都是用这类花机织成的。在提花技术中结花本尤为复杂起着关键的作用。通过结花本使成千上万根经线按设计图案的要求有规则地交互上下提综几十种结线有序地横穿排列从而构成一整套花纹记忆装置。结好花本上机起织织工和挽花工相互配合就能织出合乎设计要求的复杂图案与纹饰。这在技术思想上是非常卓越的其进一步展便是其后出现的打孔操作以及现代的程序控制。
明初詹希元所创五轮沙漏见于《明史·天文志》:“[詹希元]以水漏至严寒水冻辄不能行故以沙代水。然沙行太疾未协天运乃以斗轮之外复加四轮轮皆三十六齿。”在宋濂《宋学士文集·五轮沙漏铭》一文中对沙漏的形制、轮系的配制有更详细的记载。《明史·天文志》又载:“厥后周述学病其窍太小而沙易堙乃更制为六轮。其五轮悉三十齿而微裕其窍运行始与晷协。”周述学对五轮沙漏做了改进。以沙代替水作为传递运动的介质这一构思颇为巧妙而其齿轮系的结构方式也已和其后的西洋时钟轮系相近似。
明代中叶以后随着近代科学技术在西方的兴起以达·芬奇(leonardodavinci1452—1519)等人为代表在机械设计及工程应用等方面已明显突破传统从而使中国传统机械工程技术相形见绌。在此期间一些有识之士开始向西方的先进科学技术学习。在机械工程方面徐光启于万历四十年(1612)与传教士熊三拔(kxs51.com)合译《泰西水法》一书介绍西洋水利工程作法与各种水利机械可称开风气之先。而成就最卓著的允推王徵。他在天启六年(1626)进京与邓玉函(johannterrenz)汤若望(.be11)等传教士交游。在西方输入的自鸣钟等机械装置的影响下王徵曾创制虹吸、轮壶、代耕器、自转磨等机械。其中轮壶是以重力为动力的计时器所设“十字微机”这一构件相当于现代钟表中的擒纵器可使齿轮运转度变慢和防止倒转。他还设计了自动启闭的闸门和十矢连弩等载于自撰的《新制诸器图说》一书中。由邓玉函口授王徵笔译并绘图的三卷本《远西奇器图说》于天启十年(1627)刊印。此书次系统介绍了该时期西方的先进机械工程技术知识包括曲柄连杆、链轮、齿轮系、蜗轮蜗杆、飞轮等机构以及人力、畜力、风力、重力的应用等。但由于当时中国的社会情况和