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利用高频红外碳硫仪检测SiC含量的不确定度评定杨兰天*王文震刘彩丽濮阳濮耐高温材料(集团)股份有限公司 摘要本文对影响高频红外吸收法测定样品中SiC含量的不确定度产生的原因进行了分析，并对耐材样品中SiC含量测定结果的不确定度进行了评定。关键词不确定度 SiC高频红外碳硫仪 红外吸收法目前随着科学技术的发展，传统的氧化物原料已经不能满足制造一些特殊材料的要求，非氧化物原料往往兼具多项特殊性能，表现出独特的力学、电学、光学和化学性能，比如SiC即是在耐火材料中得到了广泛应用的非氧化物原料之一，随着SiC原料的广泛应用，SiC含量的检测也就显得很重要了。从最初的吸收重量法和氢氟酸处理分光光度计比色法，发展到现在最为广泛应用的高频红外分析。高频红外分析从分析速度和精度以及准确度上都有了很大的提高，为了更好地将此种仪器应用在SiC分析中，同时也是为了更好地满足国家实验室能力认可的要求，本法在研究检测方法的基础上，同时对高频红外碳硫分析仪测定SiC的不确定度进行了评定。1 实验方法1.1 主要仪器高频红外碳硫仪:HCS-140型，测量范围:0.1g-0.5g,碳0.00002%-15%(上限可扩展至100%)，硫0.00002%-5%，产地：上海德凯仪器有限公司；电子天平:Al-104型，梅特勒-托利多，称量范围：0.1mg-110g；马弗炉（1350℃）。1.2 环境条件环境温度15-25℃，工作状态时温度波动不大于2℃，相对湿度≤60%。1.3 测量方法在电子天平上称取试样，输入计算机，样品在800℃的马弗炉中烧至恒重，冷却，然后加入助熔剂，被测样品在富氧条件下由高频炉高温加热燃烧使SiC中的C分解氧化成CO2气体，该气体在载气的带动下经过气路系统进入相应的红外吸收池，对相应的红外辐射进行吸收再由探测器转化成对应的信号。此信号由计算机采集，经线性校正后转换成与CO2成正比的数值，除以质量值，乘以用标准物质校准的校正系数，减去空白，可获得SiC中碳的百分含量,然后用该值再乘以转换系数3.338，即可得到SiC的百分含量。作者简介：杨兰天，男，工程师，自参加工作以来，主要从事管理及铁合金和耐火材料的化学及仪器分析工作，主要研究方向为X射线荧光仪、高频红外碳硫仪等仪器分析方法的开发与研究，联系方式：lantianylt@163.com2、数学模型数学模型: Y=3.338XY——未知样中碳化硅的测定结果；X——未知样在碳硫仪上的显示值；3.338——是由碳换算成碳化硅的转换系数。3、不确定度来源分析红外吸收法测定试样中碳含量的测量不确定度的来源主要有以下几方面：(1)重复测量引入的不确定度；(2)试样称量引入的不确定度；(3)标准物质引入的不确定度；(4)由仪器波动引入的不确定度；(5)空白值引入的不确定度。4、不确定度分量的评定4.1 重复测量引入的标准不确定度Urel（xi）对某含SiC样品进行10次重复测定，所得碳化硅中碳的结果分别为:4.582%、4.544%、4.725%、4.538%、4.717%、4.763%、4.581%、4.598%、4.774%、4.656%，采用贝塞尔法进行评定，碳化硅中碳的平均值为=4.638%，则碳化硅的平均值为=3.338×=3.338×4.638%=15.48%，则碳化硅的相对标准不确定度为:u(xi) = 3.338×s(xi)/= 0.0907%，Urel（xi）= =0.0907/15.48=5.86×10-3。4.2 试样称量引入的标准不确定度Urel（m）由称量引起的输入量X的不确定度u(m) ，称取样品时的称量均为减量称量，即样品质量为总量减去皮重。每次称量都有随机效应（称量重复性）和系统效应（天平的线性）导致的不确定度分量。称量是以常规方式在空气中完成的，因此未考虑浮力修正。其它不确定度的大小可忽略不计。对于试样质量来讲，随机效应导致的不确定度已在方法确认重复性中体现。梅特勒Al-104型天平的线性≤±0.15mg，该数值表示了电子天平上称量的实际质量与天平示值间的最大差值。假定为矩形分布，换算成标准不确定度为0.15/=0.087 mg,线性分量应重复两次，一次为总重，一次为皮重，而m为此两示值之差，其标准不确定度为：u（m）==0.12 mg，Urel（m）=0.12/110=1.2×10-34.3 标准物质引入的标准不确定度Urel（b）证书给出标准物质的标准偏差如表1所示，其中高碳锰铁(YSB C 11602-99)的碳含量测量结果的标准不确定度为0.04，则u(b)=0.04, Urel（b）=u(b)/6.72=0.006。表1 测量用标准物质及其标准不确定度编号项目CSYSB C 11602-99(2010)标准值6.720.005标准不确定度0.040