真空系統(tǒng)技術(shù)中使用的碳鋼和鋁材料淺析

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發(fā)布時(shí)間：

2021-04-08 12:03

概要：

在真空系統(tǒng)技術(shù)中，不銹鋼是構(gòu)建腔室或部件的優(yōu)秀材料。不銹鋼在法蘭連接處有足夠的強(qiáng)度——即使在烘烤過程中也不會(huì)影響其硬度。它可以焊接，以確保其真空密封，其表面已完全鈍化，從而為許多應(yīng)用提供足夠的保護(hù)。

在真空系統(tǒng)技術(shù)中，不銹鋼是構(gòu)建腔室或部件的優(yōu)秀材料。不銹鋼在法蘭連接處有足夠的強(qiáng)度——即使在烘烤過程中也不會(huì)影響其硬度。它可以焊接，以確保其真空密封，其表面已完全鈍化，從而為許多應(yīng)用提供足夠的保護(hù)。

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　　對(duì)于真空系統(tǒng)技術(shù)中使用的碳鋼，只要壓力低于10-5hPa，就不需要?jiǎng)?chuàng)造和維持壓力，也不需要防腐保護(hù)。與不銹鋼相比，它是一種價(jià)格相對(duì)低廉、焊接性好、易于加工的建筑材料。然而，當(dāng)使用這種類型的鋼時(shí)，必須考慮到有毒氣體的持續(xù)放氣和被空氣腐蝕的趨勢。在大氣側(cè)，可以通過噴漆提供腐蝕保護(hù)，而在真空側(cè)，可以通過鍍鎳提供。制造容器時(shí)，必須仔細(xì)選擇所用的鋼種，尤其是在可焊性和氣密性方面。鍋爐的制造方法只能有限地轉(zhuǎn)移到真空容器的制造上。尺寸標(biāo)注時(shí)，必須考慮外部氣壓引起的應(yīng)力，焊接必須保證真空系統(tǒng)密封。此外，使用的工具必須與加工不銹鋼的工具嚴(yán)格分開，以避免污染不銹鋼，這也適用于低碳鋼和不銹鋼的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。低碳鋼通常用于法蘭連接的緊固件，緊固件表面通常鍍鋅、鍍鎳或鍍鉻，以防止腐蝕。

鋁主要用于低真空和高真空范圍，通常作為合金，在特殊情況下，也用作純鋁。選擇材料時(shí)，必須考慮收縮率和孔隙率。當(dāng)用于定心環(huán)和匹配密封環(huán)時(shí)，零件由棒材制成。退火鋁硅合金是墊圈或線性金屬密封件的優(yōu)選。鋁的蒸氣壓很低，在660°C的熔點(diǎn)下只有6.10-9 HPA左右.熱膨脹系數(shù)高，導(dǎo)熱系數(shù)高，氧化鋁層穩(wěn)定，鋁焊接難度大。有氣孔和裂紋的風(fēng)險(xiǎn)，非常容易扭曲，焊接前均勻加熱會(huì)降低這些風(fēng)險(xiǎn)。由于鋁不能被磁化，在一定程度上，鋁法蘭連接只能用于金屬密封UHV連接，因?yàn)樗鼈兊挠捕韧ǔＬ?。雖然目前已經(jīng)開發(fā)了特殊的雙金屬法蘭，包括鋁基和不銹鋼板，或密封面堅(jiān)韌的鋁法蘭，但由于價(jià)格相對(duì)較高，加工性能存在一定風(fēng)險(xiǎn)，適用性有限，應(yīng)用不成功。

為了提高它們的耐磨性以及增加腐蝕保護(hù)，鋁表面通常被陽極氧化。這導(dǎo)致厚度增加幾微米，并且存在多孔氧化層，這在真空系統(tǒng)應(yīng)用中具有非常有限的適用性。氣體分子逐漸沉積在這些表面上，導(dǎo)致更高的解吸速率。此外表面區(qū)域的氣體分子會(huì)在密封下形成通道，導(dǎo)致泄漏。有多種陽極處理方法可供選擇，在決定是否使用這種方法時(shí)，我們必須考慮局限性，權(quán)衡好處。

 


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