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印度远古铁柱:为何矗立千年不锈?

来源: 趣闻解密 2015-11-05 14:22 评论:

从学习物理开始我们就知道一个原理,铁与空气接触久了,会产生铁锈。可是在印度有一个远古铁柱,矗立千年竟然没有生锈,这其中是什么原因所致呢?

印度远古铁柱:为何矗立千年不锈?

在印度德里城附近的麦哈洛里,矗立着一根公元五世纪铸造的巨大铁柱。这根铁柱高6.7米,直径约1.37米,用熟铁铸成,实心,柱顶有着古色古香的装饰花纹。据说这根铁柱是为纪念旃陀罗王而铸造的。

但最令人惊异的是,铁柱在露天中耸立了1500余年,经历了无数风吹雨打,至今仍没有一点生锈的痕迹!人们都知道,铁是最容易生锈的金属,一般的铸铁,不用说千年,几十年就锈蚀贻尽了。

直到现在,人们也没有找到能够防止铁器生锈的有效办法。尽管从理论上说,纯铁是不生锈的,但纯铁难以提炼,造价高昂。而且有些科学家分析了铁柱的成份,发现其中含有很多杂质,绝非纯铁。照理说应该比平常的熟铁更容易生锈才是。

如果说古代的印度人早已掌握了冶炼不锈铁器的技术,只是这种技术后来失传了,那他们为什么没有在同时代冶炼出其它任何不生锈的铁制器具呢?而且古印度的典籍中,也没有任何关于这方面的记载。

几个世纪以来,印度德里的铁柱一直高高耸立,欢迎着来参观图布尖塔的游客。由于它位于入口的正前方,所以吸引着众多游客的目光。这根柱子建于公元4世纪前后,高6.7米,最细的地方直径为32厘米,底部直径42厘米,埋在地下的部分仅有0.5米,地下部分的形状似一个洋葱头,重6.5吨。

若干世纪的光阴给人类历史留下了不可魔灭的印迹,但这根柱子却似乎不为所动:尽管通身由铁铸成,但是表面几乎没有任何锈迹。然而,始建于700年前、位于印度普里和科纳克的庙宇内的铁梁却有明显腐蚀过的痕迹。即使在现代,钢铁的防腐蚀也是一个难题,那么究竟是什么神奇的力量守卫着古老的德里之柱?

印度远古铁柱:为何矗立千年不锈?

德里铁柱一直都惹人注目,亚历山大·克宁奥姆爵士在1862年至1865年发表的《印度的考古学概述》中报告该铁柱是一根锻造的铁柄,上端直径为16英寸,长约22英尺,他在书中提到铁柱的上端呈现奇怪的金黄色,这种表现引致一段时间的猜疑,该铁柱是钢做的,其后很多研究者都对此做了一番评论,据该铁柱上的刻印文字非常清晰,这些文字使人们能将它的制造时间定到公元310年。

似乎没有疑问这根铁柱是由铁盘焊接而成,据说焊接的标志仍然清晰可辨,罗伯特·哈德费尔德爵士在1911年从铁柱上取了一小块铁做检验,后来又对一块大的铁柱样品做了一番详尽的研究,研究结果表明该铁柱含(%)0.08的碳,0.046的硫,0.114的磷,0.032的氮,99.72的铁,铜和其它元素0.034,哈德费尔德爵士说这块铁柱是一个完全没有杂质的加工铁制品中的精品,从铁的纯度和统一性来看,甚至比现代瑞典的碳铁还好,从结构上看,该铁柱由大的铁晶粒组成,只有一小部分水泥,有时在晶粒的边缘,偶然在铁柱体上,一个更小的粒状结构,独立于大粒子,几乎看不见。

此外还有大量的正常形态的小线条,似乎与小颗粒结构有关,据记载可能归因于老化。哈德费尔德的实验室将铁柱上的一小片取下来后,上面淋上水,结果发现一夜之间铁片就生锈了,但是铁柱的断端在同样的实验室条件下四天都不腐蚀。哈德费尔德记述到铁柱的地下部分却有腐蚀。

  专家的解释

这根神奇的柱子吸引着全世界许多科学家的眼光,从考古学家到腐蚀化学家都对这个现象提出各种各样的理论,一般归结为:气候条件以及大块铸件。但最终是当地的一位学者、坎普尔(Kanpur)大学的材料工程师拉马穆尔西·巴拉苏布拉马尼安发现了这根柱子的奥秘。

印度远古铁柱:为何矗立千年不锈?

他首先分析了铁柱的表面,提取了上面的一块锈斑,发现它含磷量很高。这种元素与铁和空气接触发生了化学反应,形成磷酸氢盐的水合物(FePO4·H3PO4·4H2O),在铁柱开始生锈时,由磷、铁和空气形成的保护膜防止了锈迹的进一步发展。

通常,铁的生锈是由两种原因造成的,一是化学腐蚀,与一些非金属元素直接发生化学反应,如与空气中的氧发生氧化反应,生成三氧化二铁。另一种是电化学腐蚀,即当两种不同的金属接触时,由于它们的电位不同,在电解质存在的情况下就会形成微电池,从而造成其中一种金属的腐蚀。同一种金属在经过热处理和机械加工之后会造成内部的不均匀,也会形成微电池,使金属受到腐蚀,在这种情况下,潮湿的空气往往充当了电解质。

因此,德里铁柱在建立起来之后就面临着生锈的可能,由于浇铸和锻造时必定会形成一些不均匀和细小的瑕疵,直接面临着化学腐蚀和电化学腐蚀。

但是,德里铁柱中的磷是使其免遭锈蚀厄运的直接保护神。正是这种元素促成了保护膜的形成,保护了这根柱子,一开始就阻止了腐蚀反应的发生。

另外,巴拉苏布拉马尼安认为德里温和的气候也是这根柱子免受腐蚀的重要原因之一。这一地区一年的大部分时间里,相对湿度从未超过70%。只有在这种情况下,空气才足以凝结成为传导微电流的导体。而在德里,这样高的湿度一年只有20天,湿度超过70%的天数仅2个多月。

这根柱子是当时世界上最大的锻造物,锻造工艺非常精细。考古学家们发现,印度人使用非常高超的技术加工铁器,比欧洲人提前了至少1000年。巴拉苏布拉马尼安认为,尽管古代的印度铁匠们可能不知道会发生何种化学反应,但他们很可能有意选择了已经证明具有抗腐蚀特性的铁质材料。

铁柱孤零零地矗立在那里,好像一个不可理解的物证,在向人类的智慧挑战。我们谁都无法相信,古人是通过怎样的手段达到了这一点。

曹奎