栾晓宇，贾斯媛，李 悦

（沈阳科金特种材料有限公司，辽宁 沈阳 110101）

科技的发展为人们生活带了许多便利，同时出行的安全也被越来越多的人重视，尤其是人们出行过程中较多乘坐的飞机，乘客对飞机的质量提出了要求，也就对飞机的材质有了更多的看法，已知飞机的机身构架为合金材料，因此对于这些金属材料的品质，不同的人有不同的看法[1]。而其中的合金钢更是作为制造飞机的主要材料使用。因此，通过过判断其中的大量的化学元素，就成为了评定合金钢质量的方法[2]。同时这些元素的排列和成分含量多少，为了在众多材料中选择最好的合金钢，如何能更有效率的评定合金钢的质量，就成了一大难题[3]。通过对化学成分进行分析判断合金品质，存在多种不同的方法，作为其中最经典的方法——化学分析法，一直以来以检测速度快，成本低又好控制等等优点被利用。这种方法对于检测环境的要求不高，同时对相关设备的利用率十分可观，因此检测结果也十分可靠。时至今日，这种检测方法依然在很多检测中心里使用，通常用于对汽车和车床等产品的检测，这类产品相较于飞机更为平常，因此对于检测的精准程度也更具有包容性[4]。但是由于其检测效率并不高，因此学者们研制出了现代仪器分析法，该方法的检测时间不长，且对于合金材料的成分分析精准，对物浓度检出限也更低，与自动化的机械衔接程度很好，在平时的生产过程中，能够更好的使用，但该方法成本较高，普通的检测中心无法负担定期保养的费用，更毋庸说需要购入大量的设备用以检测，用以后期维护所需的技术人员也是一笔开支。正因如此，基于不确定度评定的金属材料化学成分分析的研究十分重要[5]。

1 资料与方法

1.1 不确定度评定方法

在进行不确定度评定时，带入标准物质定值，引入不确定度的分量。为了确定标准物质在定值下的状态，设一个因子值x，让其通过正态分布的不确定度二元坐标，从而达到对不确定度计算的标准样品类元化的目的。对于其中无法确定的分量，为了减少误差，将仪器中显示值引入其他分量。针对矩阵中常量变化，计算分布在其中的因子值大小，对于少数不确定的因子值，通过对显示值U类的分类计算，该种随机效应也称为不确定分量。

1.2 基于评定方法测量合金含量

经过排列的样本整合，对于其中不合适的标准差要先合并，选择3组检测的合金钢材料，每组设置三个不同品质的合金钢，通过控制变量法，保持一个基本变量，在其他检测环境不变的情况下，进行常规的检测合金含量实验，如表1。

表1 合金材料测量统计表

通过检测结果分析可得，每组合金钢的合金含量均不同，通过对合金含量的检测可以初步判断合金钢的密度和质量，经过排列检测，将其测量结果所得的平均值整理竞合，通过重复测量下的因子值，对合成样品的不确定度有初步的计算。

1.3 制备材料化学成分中的不确定度试样

进行检测时观察高度为1Smm，光室温度为38℃±0.1，分析线为257.61nm，检测步骤如图1。

图1 检测合金钢化学成分流程

经过处理后，将校准结果对金属元素分析线257.61nm发射强度进行测定，再结合校准工作曲线进行强计算，从而得到低合金钢中的金属元素含量。

制备的试样采用适量的酸进行分解，再利加水进行稀释达到足够的体符号，将其置于电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）中，形成等离子体火焰来测定金属中锰发射强度，再结合校准工作，通过建立数学模型曲线来对锰含量进行计算。建立起输出量Y与输人量X1.X2...X}，的数学模型Y=X,Y为制备试样化学元素含量测定结果，x为对应的读出值。在进行称量时，通过系统效应引人不确定度分量Urel(W1)，按照均匀分布进行计算，δ为天平分辨率。故得到：

确定的称量m值为0.2000g，故得到公式，

所以，天平分辨率引入不确定度为：

2 实验结果分析

通过不确定度的引入，根据上述公式计算实验测量的三组数据结果如表2。

表2 不确定度评定检测金属材料化学成分统计表

通过对表中的三组数据进行化学成分分析，可以得到a组合金钢呈现碳元素含量由低到高递增趋势，其中铬元素和锰元素含量越高所需要的检测时间也就越长，检测时间普遍在10分钟以内。

根据表中数据可知，不确定度检测时间很短，且在浓度超出检出限的时候，仍然对化学成分进行精密的分析，得到的成分含量也更加精确。

3 实验结论

在快速检测和分析金属材料方面，通过不确定度对金属材料分析，该方法具有准确、稳定、快速等多种特点，对于金属材料在不确定度评定方法的检测过程中，针对物浓度检出限要求较高的合金钢，通过不确定度评定检测在高铬元素环境下，依然能保持良好稳定的检测结果，虽然有些组别中合金钢的锰元素含量较低，但是，通过使用不确定度评定方法，依然可以较好的识别出合金中的锰元素。除此之外，该方法对电极的保护良好，且针对金属材料中的不同元素可以进行同时检测，同时检测速度也能够得到保障，但对于其中更精密的分析仍有不足，且该方法成本较高，对于技术环境要求苛刻，但在实验过程中仍能得到很好的应用，具有良好的应用价值。

4 结束语

通过不确定度评定的方法引入，金属材料化学成分分析研究得以顺利开展，提升了金属材料分析效率。所以，未来针对当前不确定度评定，应当从当前不确定度评定概况开始，为了进行稳定的化学定量分析，通过对策略的研究与讨论，以不确定度评定为核心，在检测合金钢品质化学元素构成的实验中，根据天平分辨率的计算方法，积极探索对于金属材料化学元素分析的其他可能性。