铜奔马1969年出土于甘肃武威雷台，50多年来，许多学者对铜奔马的发现、年代、造型及其命名等问题进行了深入探讨，发表了大量研究文章。但是，对铜奔马铸造工艺方面的研究相对较少。1974年2期《考古学报》的《武威雷台汉墓》发掘报告曾提到其铸造工艺是范铸法制造的，但是后来有学者认为是用青铜失蜡铸造工艺制作而成。而马臀上左右两块铁锈斑，则被认为是失蜡法铸造时留下的铜液浇注口和排气孔。博物馆展览铜奔马时，也解说为中国古代失蜡法铸造而成。
利用DZ-9/30000型驻波电子直线加速器和Yxlon Smart Evo 300D型X射线探伤机对铜奔马进行金属射线探伤，通过造影图像分析，如图2所示。
在马头颈、身躯和腿足相接处可以明显看到有颜色深浅不同的铸接痕迹，显示出其铸造工艺为陶范铸接法，系先铸造马头颈、身躯，分铸腿足，再将各部铸接一体，耳、雄胜头饰和尾巴分别另铸，插入马身上相应部位的洞孔里。马腹内空，腹下为一椭圆形口。新发现马右后腿踝关节内有一深色阴影部分呈“и”形，“и”顶端在马腿跟与马身的连接处呈圆孔卯榫形(图像不清晰，或为半圆弧卯榫形)，踝关节下边一段呈半圆弧孔形，下端与鸟背连接处呈圆孔形(图像不清晰，或为半圆弧形) ，鸟腹部铁芯因铜质厚度造成扫描图像不清，但从外表鸟腹底部可见露出的铁芯，推测是“и”形铁芯穿过鸟腹通到底端。也就是铸造腿足时，在陶范内预先放入“и”形铁构件，浇注铜液铸成铁骨铜腿，再与马身铸接为一体，明显是为了强化腿部强度和支撑力而专门制作的，在其他三条腿足内部也可看到呈深色条状阴影，再从右前蹄下外露铁芯分析，推测是铜腿内部的铁质加强筋。
02目视检测
在铜奔马外观及马蹄底部仔细观察，表面铜质精纯，范铸垫片痕迹不清，铜锈均匀覆盖，各部件连接处铸接痕迹不清晰，只在马腿根内侧可见铸接痕迹，如图3所示;右前蹄底残留有直径约0.6 cm的锈蚀铁芯，如图4所示，右后蹄下飞鸟腹底中部有一个直径约0.3 cm的柱状凸起，表面被绿锈覆盖，隐约可见锈蚀铁芯，如图5所示 。左侧两蹄底部因被土锈覆盖，蹄内情况不清。
马臀上一左一右有两块1 cm×1 cm左右的方形铁质垫片，可明显看出并非是铜液浇注口。右边的铁质垫片因锈蚀严重，呈不规则方形，如图6所示。
03成分检测
明确了铜奔马铸造工艺后，为了解铜奔马所含金属成分，在甘肃省文物考古研究所文物保护中心，利用Thermo scientific NITON xL3t XRF Analyzer型便携式X射线荧光光谱仪对铜奔马进行了金属成分含量无损检测分析。检测条件为：合金模式，电压40 kV，电流为自动调节，一般为5 μA。检测数据如表1所示。
甲型马和乙型马
01射线检测武威雷台汉墓与铜奔马一起出土的铜车马仪仗队，根据不同造型分为甲型马和乙型马，其中甲型马30匹，乙型马8匹，如图7所示。
在甘肃省文物考古研究所文物保护修复中心，在甲型马和乙型马中各选取一件样品进行射线探伤分析。在编号为21121号甲型铜马的扫描图(图8)上，范铸时使用的铜垫片痕迹不清，马头颈跟身躯相接处有一条颜色深浅不同的铸接痕迹，4条马腿与马身连接处的铸接痕迹清晰可见，马腿中间隐约可见一深色条状阴影似为铁芯骨。铸造工艺为先范铸马头、身躯，分铸腿足，再将各部铸接成一体，耳朵、雄胜头饰和马尾另铸后，分别插入马身上相应的孔内。马头颈为实心，身内空腹，腹下有一椭圆形口。
编号为21119号乙型铜马正面和背面的X射线扫描图像上，可见马颈两侧和身上分布多个1 cm×1 cm左右的方形黑块，应为范铸垫片，马颈部跟身躯之间有白色线条应为铸接痕迹，身躯前半身跟后半身中间有一道白色折线也应为铸接痕迹，马身与马腿相接处有明显的铸接痕迹，如图9a所示，图中马腿上浅色为铜腿，腿内深色阴影疑似铸夹的锈蚀铁芯，如图9b所示。其铸造工艺为先铸马头颈、身躯、分铸腿足，再将各部铸接一体，铜腿内铸夹铁芯，马身内腹空，腹下一椭圆形口。
对甲型马的外观仔细观察，铜质精纯，范铸垫片痕迹不清，头颈、身躯与腿足交接处铸接痕迹清晰可见，是分件铸造，再将各部件铸接为一体，最后打磨修饰，4个马蹄内均残留有夹铸的锈蚀铁芯，从露出断面可看出为截面0.4 cm×0.4 cm左右的方筋铁条，如图10所示。
结 论
关于铜奔马及甲型马和乙型马的铸造工艺，通过现代科学仪器进行金属探伤分析、观察表面铸造痕迹和马蹄底内残存的铁芯，再结合金属成分检测结果，有以下几点认识：
(1) 首先可以确认，铜奔马是沿用商周时代传统的青铜陶范铸造法分段铸造铸接而成，而不是之前有观点误认为是采用春秋战国以后的失蜡法铸造的。
(2) 通过综合分析，认为当时铸造铜奔马时，工匠在马的右后腿内夹铸了卯榫状铁芯骨，以增强马腿的强度和支撑力，这是铜奔马铸造工艺的新发现。铁器大约是春秋中晚期大规模出现的，具有比青铜器更加坚硬结实的质地和性能，青铜的熔点为1084.62 ℃，而铁的熔点为1539 ℃。马踏飞燕的制作者在设计之初，便考虑到了仅仅依靠一条青铜质地的马腿，其强度不足以长期支撑一足踏在飞鸟之上且重量超过7 kg的奔马。于是巧妙地利用青铜和铁两种熔点不同的金属，将当时最坚硬的金属铁，铸在起支撑作用的青铜右后腿内及其他腿内，做成坚固的铁骨铜腿。铜制动物腿部夹铸金属条做加强筋的铸造工艺，在秦始皇兵马俑出土的青铜仙鹤等长腿禽类动物腿内曾经发现过(使用青铜条做芯骨加强腿部支撑的工艺)。这次铸造铜奔马时，工匠利用这种传统工艺，在铜奔马的右后支撑腿内，特别设计制作了型铁构件作为加强筋，并且在腿根、踝关节、蹄足等受力部专门做了榫卯状特殊处理，使铜奔马得到了最佳强度和支撑效果，令这匹铜奔马一足掠踏飞燕之上历经2000年伫立不倒。
(3) 铜车马仪仗队中甲型马和乙型马铸造工艺不同：虽然都是先铸马头、身躯，分铸马腿，再铸接成一体，铜腿内铸夹铁芯骨，但甲型马铜质纯净，铸工精细，垫片不清; 而乙型马铜质不纯，铸工粗糙，垫片清晰可见。造型上，甲型马身躯高大矫健，耳较长直立向上，尾做弧形，末端打结，收尾处细长; 而乙型马皆形体肥壮，耳较短而前倾，马尾扁平弯曲，乙型马的身材比例不及甲型马匀称。另外，甲型马无铭文，乙型马刻有铭文。很明显甲型马和乙型马不是同一模型和工艺制作的。30匹甲型马，是一批制品，而刻有铭文的8匹乙型马则是另外一批制品。
这次金属X射线探伤结果中有两点未解之谜：
一是为何在铜奔马和甲型马的探伤造影图中，马身上看不到范铸铜质垫片痕迹?
二是为何铜奔马制作如此精致，却在马臀上使用两块铁质垫片而不用铜质垫片?
这些未解之谜还有待今后进一步探索研究。这匹飞翔的青铜奔马不仅是古代工匠的杰出之作，而且也成为了中国众多文物的代表，成为古老中华文明的一种象征。
