第7章高真空技术.ppt
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1、真空物理与技术,第7章 高真空技术,高真空技术,真空材料选择真空清洗技术真空密封技术真空系统检漏真空系统计算,真空系统,真空系统真空泵组、真空规、阀门、管道等按一定要求组合而成,具有一定抽气功能的装置基本要求极限真空度和工作真空度一定的抽速合适的残余气体组分结构牢靠、操作简单、维护方便,真空材料,结构材料主体材料,承受大气压主要是金属和玻璃辅助结构材料弹性、绝缘材料,具有特殊性能陶瓷、玻璃、橡胶、塑料真空密封材料零部件连接处、漏气点辅助密封真空油脂、真空封蜡,材料的真空性能,材料的扩散与渗透性气体的渗透过程气体分子碰撞外壁并吸附吸附时有的气体分子能离解成原子态金属表面非材料金属没有,气体不解离
2、惰性气体不能溶解在晶格中,不能渗透气体分子(原子)在壁面达到与环境气压相对应的平衡溶解度与压强差、温度相关在浓度梯度作用下向内壁扩散(关键环节)在内壁解吸和释出渗透速率渗透率与气体和材料种类相关金属:SS Cu Al(很小,忽略)Fe Ni(渗氢)非金属:渗透过程和气体分子直径和材料空隙相关避免使用多孔、粗结构、松软层状材料,材料的真空性能,材料的放气溶解、吸附的气体在真空环境中解溶解吸 常温放气有机材料:水汽,放弃速率高,随时间衰减慢不宜做真空系统内部材料金属 玻璃 陶瓷:水汽 CO CO2放气速率低,随时间衰减快高温放气高温放气主要由体内扩撒过程决定金属:CO H2 CO2 H2O 气体呈
3、原子态,表面反应玻璃、金属的表面层经过化学清洗、去脂、抛光、烘烤降低放气性能,材料的真空性能,机械强度,材料的真空性能,蒸发、升华、蒸汽压不能采用蒸汽压很高的材料 Sn Pb等蒸汽压随温度升高而改变有机材料:不能烘烤,蒸汽压高 不能在超高真空下使用化学稳定性和热稳定性承受温度变化,强度变化电磁性能电子束、粒子束存在的条件下光学性能,真空选材原则,结构材料足够的机械强度和刚度(大气压,烘烤不变形)气密性好,低的渗透率和放气率工作温度和烘烤温度下低饱和蒸汽压化学稳定性好,不易氧化和腐蚀,不发生化学反应热稳定好 高 低温下保持真空性能和机械性能密封材料足够低的饱和蒸汽压化学及热稳定性好,不软化,不反
4、应,不挥发一定的机械及物理性能易清洗清除,If you are not sure,dont use it.,结构材料,金属普通系统低碳钢、SS、Cu、Al、铝合金超高真空系统SS、高Ni合金、OFHCAl Cu受Hg蒸汽侵袭(Al+5%Si),结构材料,玻璃内部结构无规则的非晶态材料(玻璃态)气密性、饱和蒸汽压(忽略)分类铅玻璃:SiO2、Al2O3、氧化铅,易加工,电阻率大,照明灯具钠钙玻璃:SiO2,Al2O3,Na2O,CaO 易加工,真空管外壳硼硅玻璃:SiO2(95%),氧化硼 热膨胀系数低,真空系统石英玻璃:SiO2(98%),热膨胀系数非常低,900C,加工困难机械性能差、容易炸
5、裂、温度(剧烈变化、高温)破裂只是由于张应力的缘故突然冷却比突然加热危险的多最危险:两表面稳定温度差(热梯度),辅助结构材料,弹性材料可拆连接处垫圈可活动部分的密封圈弹性管子可弯曲弹性连接要求:良好的弹性、耐受一定的温度、低饱和蒸汽压、低放气率和渗透率真空橡胶和人造橡胶,弹性材料分类,E:优 G:良 F:中 P:差,辅助结构材料,塑料,辅助结构材料,绝缘材料陶瓷硬,脆,强度高,耐高温(1000C以上)耐强烈振动和较大机械负荷,介电性和热稳定性好硅酸盐陶瓷:硬瓷、镁-铝硅酸盐氧化物陶瓷:氧化铝、氧化镁、硅藻土、氧化锆云母铝硅酸盐无色、透明、没有斑点片状结晶矿物,沿晶剥裂,薄片介电常数高、化学稳定
6、性好、软化点1500C400C分解不透明,550C放出结晶水,不能用于500C以上,真空密封材料,基本要求饱和蒸汽压足够低:10-310-4Torr 10-6Torr热稳定性:不发软或变流动失去密封性机械性质和物理性质:固态、没有气泡、不开裂、粘性能溶于适当的溶剂真空封脂、真空封蜡、真空漆,真空密封材料,真空封脂具有一定粘度、蒸汽压足够低的脂膏状物质涂在两面光滑接触面转动、滑动后仍能密封用于玻璃活栓、磨砂接头等处使用局限温度降低粘度增加,活栓转动困难温度降低出现裂纹漏气温度过高粘度减小,承受不了大气压力被挤掉,漏气阿皮松系列、国产上炼系列,真空密封材料,真空封蜡一定硬度和粘度的蜡泥状物质适用于
7、不可拆的接头密封,填补小漏孔真空泥精致石蜡与特殊矿物土均匀拌和的可塑性油泥饱和蒸汽压10-3Torr,30C使用塑性好,易成型(手捏),附着性好真空蜡精炼沥青、虫胶、蜂蜡均匀混合软化点比真空泥高,半永久密封加热使用(蜡、涂敷面)饱和蒸汽压 10-6Torr真空漆能刷涂、喷涂适用于密封为找到漏孔,真空密封材料,真空粘结剂环氧树脂胶胶合剂,200C以下正常工作(密封、机械强度)10-9Torr,固化时间1-2小时放气率较大 10-6Torr.L/s.cm2氯化银封接饱和蒸汽压低 300C 10-7Torr300-400C反复烘烤不影响性能,真空润滑材料,真空脂或真空油润滑剂固体润滑剂二硫化钼(含四
8、氟乙烯,石墨)石墨(铅笔灰)液体润滑剂全氟醚润滑剂替代矿物油,用于各种干式泵旋转转动部件润滑超高真空外围设备应用,真空清洗技术,真空清洗清除表面可见污垢去除粘附在表面的物理污染物(油、脂、灰尘)去除表面化学污染物(氧化物、硫化物)清洗工艺表面层去除机械或化学方法除去(磨料喷洁、刷、酸洗、浸蚀)油脂去除动植物油:水解在脂肪酸中,碱性溶液清洗矿物油:溶解于有机溶剂中机械清洗-酸洗-去垢清洗-去油脱脂,金属清洗,酸洗酸洗液-彻底冲洗-碱浴中和-热风吹干,玻璃清洗,清洗液铬酸 1L浓硫酸+50ml饱和重铬酸钾,加热褐红色时有效,绿色时失效5%HF+33%HNO3+60%H2O 冷用有机溶剂去除油脂,二
9、氯乙烯、煤油酒精(石英必须用酒精)乙醚、丙酮,清洗技术,陶瓷清洗8001000焙烧碱清洗液清洗,稀HNO3浸渍橡胶清洗降低出气率 70C 20%KOH清洗,漂洗后吹干70C真空出气45小时,尽可能使用“新鲜”处理的材料,真空密封技术,真空系统各种组件和材料的组合更换零件、开关容器真空密封的基本要求保证零件连接,又要防止通过接头漏气真空气密性:必须不漏气,但不一定是气密的允许电流的传输,材料传递真空密封分类永久密封可拆密封电引入密封材料传输密封,真空密封技术,永久密封金属熔焊:利用温度或压力使金属局部熔化(气焊、弧焊)钎焊:用第三种熔点较低的金属焊接两种金属(低温)玻璃熔融:将玻璃加热到软的足以
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- 关 键 词:
- 真空技术
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