高温合金又称耐热合金、热强合金或超合金，它通常是以第Ⅷ主族元素为基，可以在相当严酷的机械应力和要求具有良好表面稳定性的环境下进行高温服役，是航空、航天、舰船、发电、石油化工和交通运输工业的重要结构材料［1］。高温合金的组成及含量是决定其性能的主要因素之一，不同功能和用途的高温合金其成分不同。我国研制的K18C镍基高温合金，是用于生产增压器叶轮的一种新型高温合金材料。新型材料的研制开发离不开成分分析，而为了满足实际生产中对测试结果快速、准确的要求，北京航空材料研究院研制了K18C镍基高温合金光谱标准样品。在研制过程中采用了钢模浇注的方法以提高标准样品的纯度。研制的光谱标准样品满足了国内研发和生产需求，填补了国内空白。

1实验部分

1．1主要仪器

小型真空炉：JGL–25型，沈阳真空技术所；光谱分析仪：ARL4460型，美国ThermoFisher公司；CS分析仪：CS600型，美国Leco公司；火焰原子吸收分析仪：A100型，美国PE公司；ICP–AES分析仪：IRIS型，美国ThermoFisher公司。

1．2标准样品制备

1.2.1成分设计

按照GB／T15000.1–15000.5–1994［2］和JJG1006–1994［3］的规定要求，根据实际需求设计了K18C镍基高温合金光谱标准样品成分，拟定了化学组成及含量［4］，见表1。

1.2.2制备过程

采用50kg真空感应炉进行熔炼，在1460℃下直接浇注于钢模中。冶炼浇注分为两步进行：首先按照K18C合金成分炼制出母合金锭；再根据标准样品的成分设计比例分别加入Fe，Si，Mn等元素进行二次冶炼。通过感应炉的电磁搅拌和熔炼过程中的机械搅拌，使成分混合均匀；采用金属型浇注使其快速凝固，保证组织均匀，避免偏析。浇注完毕后，自然冷却4h脱模，最终制成Φ50mm×485mm棒状样品。

1．3各元素定值分析方法

为了准确地对标准样品中各成分进行分析，根据K18C镍基高温合金光谱标准样品的元素种类及含量范围，选择各元素的定值分析方法见表2。

2均匀性检验

根据GB／T15000.5–1994《标准样品工作导则–化学成分标准样品技术通则》和JJG1006–1994《一级标准物质技术规范》要求，均匀性检验采用F检验法［5］。对测试数据采用方差分析法进行统计处理，若F＜Fa，则认为组内与组间无明显差

异，样品均匀。将浇注后的合金棒料剥皮后制成Ф48mm×40mm的试块，在试棒不同位置随机挑选8块进行均匀性检验。均匀性检验采用光电直读光谱分析方法，在试样1／2半径处，每隔90°共取4点进行分析，每个元素共有32组数据，均匀性检验结果见表3。

均匀性检验数据中，组间自由度n1为7，组内自由度n2为24，当α=0.05时，查F分布表可知F0.05(7，24)=2.42，由表3可知，F值均小于临界值，表明在95%的置信区间，各成分含量在每个试块内和各试块间无显著性差异，样品均匀性良好，符合标准样品的均匀性要求。

3稳定性检验

由于金属合金的稳定性较好，该标准样品采用每年定期抽检的办法进行稳定性检验，在每进行一次测量时，尽可能控制各种条件趋于一致，选择精密度高的方法，使测量结果之间的差异着重反映出物质成分的变化。每个元素报出4个独立数据，取平均值。以3号样品稳定性检验为例，表4列出了样品不同时间检验结果［6］。

稳定性检验采用t检验法，显著性水平α=0.05时，查表得临界值t0.05,3=3.18。由表4可知tmax均小于t0.05,3，可见样品符合标准物质稳定性要求。北京航空材料研究院研制发布的合金类光谱标准物质使用至今未发现认定值发生变化，说明此类块状标准样品的稳定性不会随时间的推移发生明显变化，有效期一般为10～15年。

4定值与数据处理

4.1定值

根据JJG1006–1994《一级标准物质技术规范》中对定值的要求，委托沈阳金属研究所、中国航工业黎明发动机集团公司等6个实验室，按照1.3中选择的测试方法，分别由两位有经验的检测人员进行分析，每种元素报出4个独立数据[7]。

4.2数据汇总与处理

(1)数据修约:按GB8170-1987《数值修约规则》进行。(2)对各单位报来的数据进行正态性检验，结果表明各实验室的数据均呈正态分布或近似正态分布。分别计算各单位数据的平均值。(3)将各协作单位的平均值按照格拉布斯法处理后剔除异常值。(4)用科克伦准则判断各实验室数据是否等精度，结果表明各实验室的数据为等精度。(5)计算各组数据的算术平均值，确定标准样品的标准值。

(6)定值结果不确定度评定标准样品的标准不确定度uc主要由均匀性引入的不确定度u1和稳定性引入的不确定度u2组成。由实际经验及计算结果可知，金属样品稳定性较好，稳定性不确定度相对于均匀性不确定度可忽略不计。因此，各元素的扩展不确定度为U=ku1，k=2。样品各成分标准值及不确定度列于表5。

5结语

用二次冶炼方法研制的K18C镍基高温合金光谱标准样品其均匀性和稳定性良好，量值可靠。该标准样品可以满足K18C镍基高温合金实际生产和研究过程中对于标准样品的要求，为镍基高温合金的光电直读光谱分析法提供了技术支持。