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第5章 印度德里的铁柱

几个世纪以来,印度德里的铁柱一直高高耸立,欢迎着来参观库图布尖塔的游客。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磨灭的印迹,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被腐蚀过的痕迹。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?

从考古学家到腐蚀化学家都对这个现象提出了各种各样的理论,一般归结为:纯铁、高磷、低硫、表面灰质覆盖层、气候条件以及大块铸件。但最终是当地的一位学者、坎普尔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。他首先分析了铁柱的表面,提取了上面的一块锈斑,发现它的含磷量很高。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,在铁柱的外部形成了一层致密的晶体薄膜,这层膜阻止了空气中的氧气腐蚀柱子。那么,磷来自何方呢?实际上,世界各地的许多铁矿中都富含磷,在铸造德里铁柱时,磷早已以杂质的形式存在于铁里了,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:另一种是电化学侵蚀,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,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,从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%。而要腐蚀铁,湿度必须达到80%以上,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%的天数仅有两个多月。

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。

这根柱子的底部看起来相当粗糙,也许应归咎于加工过程中铸造得不够精细,或者是为了埋入地下而故意做得粗糙不平。而其上部则非常光滑干净,以致于参观者常误以为它是用青铜制作的。

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