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真空设备材料要求

对真空设备壳体材料的主要要求如下:
①一定的机械强度;
②气密性好,不应是多孔结构,不能有裂缝、小孔以及能造成漏气的其它缺陷;
③较低的出气速率和渗透速率;
④在工作温度和烘烤温度下的饱和蒸气压要足够低;
⑤化学稳定性好,不易氧化和腐蚀,不与系统中的工作液休(如油、汞)起化学作用;
⑥温度稳定性好,在一定温度范围内能保持其真空性能及机械强度;
⑦加工容易,有较好的焊接性能,价格便宜。
常用壳体材料有两大类:金属和玻璃。金属的优点是:机械强度好;容易实现高精度的加工。玻璃的优点是:透明,便于观察设备内部情况;电绝缘;可对内部的金属零件用高频加热的方法除气、能用高频火花枪检漏;加工方便等。玻璃的缺点是质脆易碎。
1.金属及合金
金属真空壳体材料主要有以铁、铜、铝为基础的金属及合金。如:低碳钢、不锈钢、无氧铜、紫铜、铝以及覆铝、铜、镍的钢或铁材。其中不锈钢耐锈蚀,有较低的出气速率,是常用的优良的超高真空壳体材料。氢在铝中的扩散速率低,故烘烤后的出气速率低,是今后有希望发展的超高真空壳体材料。
2.玻玻和石英
玻璃的种类很多,从真空技术的角度来看,大体上可分为:石英玻璃、“硬”玻璃、“软”玻璃三类。软玻璃有较低的软化温度(490℃ -610℃)和较大的线膨胀系数(82x10-7K-1-92x10-7K-1)。硬玻璃有较高的软化温度(555℃一806℃)和较小的线膨胀系数(35x10-7K-1-50x10-7K-1)。石英玻璃软化温度高达1500℃,线膨胀系数只有5.8x10-7K-1。
由于软玻璃价格便宜,氮渗透速率很低,所以常选作电子管的壳体材料,这类玻璃可与铂丝、杜美丝封接。石英玻璃价格贵,氦渗透速率最高,只用在高温设备和要求透过紫外光的真空设备中。硬玻璃软化温度适中,便于加工和烘烤除气,耐温差性能好,是真空技术中最常用的玻璃,硬玻璃按不同的膨胀系数又可分为钨组玻璃和钥组玻璃。


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