真空材料與焊接課件

真空技術(shù)-真空材料與焊接AdvancedNano-technologyandAppliedOptoelectronicsLabSouthernTaiwanUniversity

學(xué)生:MA0L0111

許嘉吟MA0L0217授課老師:吳文端老師

Outline真空材料-前言真空材料種類真空焊接技術(shù)結(jié)論參考文獻(xiàn)22023/1/17真空材料-前言真空材料－金屬，玻璃，陶瓷，特殊橡膠。要求特點(diǎn)足夠的機(jī)械性質(zhì)阻擋內(nèi)外壓力差。足夠的緻密性抵擋氣體的滲透。低的蒸氣壓及溢氣量。好的製造特質(zhì)以便容易成形並同時(shí)能抗惡劣工作環(huán)境。32023/1/17真空材料－擴(kuò)散與滲透5若金屬部份有鏽蝕現(xiàn)象發(fā)生，則該處最容易發(fā)生氫氣滲透，因?yàn)樗畾馊菀着c鐵作用,形成較高的氫分壓。不鏽鋼中，氫的滲透率會(huì)因碳的含量增加而變化，因此低碳鋼的不鏽鋼是較佳的選擇。鋁對(duì)氫的阻擋特性最佳，而銅幾乎是對(duì)所有的氣體分子都具有很小的滲透率。鎳對(duì)氫的滲透率較高，因此若有以水來(lái)當(dāng)作冷卻作用時(shí)，為防止氫氣的滲透，以銅取代鎳是較佳的選擇。2023/1/176玻璃對(duì)於氣體的滲透程度取決於玻璃的緻密以及氣體分子的大小而定，密度越大者，氣體分子越大，則滲透率越小。二氧化碳對(duì)於橡膠有很高的滲透率，相對(duì)於空氣則就小了許多。一般的玻璃比其單晶的石英，其阻擋He氣體滲透的能力小107倍。真空材料－擴(kuò)散與滲透2023/1/17真空材料之蒸發(fā)與昇華材料的蒸發(fā)或昇華，對(duì)於系統(tǒng)真空度都有一定的影響，因此材料的飽和蒸汽壓以及蒸發(fā)或昇華速率是真空材料相當(dāng)重要的規(guī)格參數(shù)。在一定溫度下，當(dāng)一封閉系統(tǒng)到達(dá)一定的蒸氣壓時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)脫離材料表面的氣化分子與從真空腔中返回材料表面再吸附的分子數(shù)平衡，此時(shí)的蒸氣壓稱為飽和蒸汽壓。72023/1/179真空材料-溢氣之特性蒸發(fā)-材料蒸氣壓隨溫度升高而增大，並因材料不同而異。熱吸退-氣體或蒸氣受熱刺激由真空容器氣壁內(nèi)面或其內(nèi)物件表面放出:

1.器壁暴露大氣時(shí)所吸附之氣體或蒸氣，在低壓力時(shí)慢慢放出。

2.器壁內(nèi)之氣體經(jīng)由擴(kuò)散作用移至內(nèi)表面而後逸出。

3.外界之氣體經(jīng)由滲透作用抵達(dá)器壁內(nèi)表面而放出。2023/1/17真空材料－金屬常見(jiàn)的金屬有鋁以及不鏽鋼。金屬在真空系統(tǒng)中為腔體的一部份，它必須能夠被容易焊接﹑接合以及密合。一般的金屬其蒸汽壓都很低，然而有少數(shù)金屬Zn,Pb,Cd,Se,S其蒸汽壓在真空系統(tǒng)baking時(shí)會(huì)影響到真空度。例如黃銅，有些螺絲含有Cd，303不鏽鋼含有S以及Se。含有Zn以及Pb者之合金在工作環(huán)境達(dá)400-500?C時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重破壞真空。在超高真空中選用金屬不外乎是，不鏽鋼，鎳合金，無(wú)氧銅。2023/1/171011真空材料－金屬結(jié)構(gòu)鋁價(jià)格便宜而且容易成形，但由於不易與其他金屬結(jié)合因此其用途受限。常用在與O型環(huán)的結(jié)合，或是真空腔體內(nèi)部的組件。300系列的austenitic不鏽鋼為真空腔體最常用的材料，其高的機(jī)械性質(zhì)，耐腐蝕，易焊接，低溢氣量都是其優(yōu)點(diǎn)。若對(duì)於特殊用途，如燈絲，絕熱或是熱傳導(dǎo)則是另當(dāng)別論。2023/1/1713真空材料－陶瓷陶瓷為電與熱之極佳絕緣體，強(qiáng)度高且可耐溫度的突然變化，但是製作不易。陶瓷是金屬的氧化物，氮化物或是碳化物。常用材料有氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈹、矽酸鎂瓷及滑石等。2023/1/17真空材料-高分子材料14合成橡膠(Elastomers)：主要用於O型環(huán)之真空封合，但卻有很高的吸水性與氣體滲透性，因此溢氣率很高，不適於高真空使用，一般用作粗抽氣體管路。塑膠(Plastics)：主要用於電引入或物品保存箱。低蒸氣壓環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy)：主要用於真空漏氣孔穴之補(bǔ)漏。2023/1/17真空材料-高分子材料15高分子在真空技術(shù)中通常擔(dān)任氣體密合的關(guān)鍵零件。對(duì)於抗氣體的滲透能力遠(yuǎn)低於陶瓷及玻璃。合成橡膠當(dāng)接觸某些溶劑時(shí)會(huì)產(chǎn)生腫大，最後加速氣體的滲透。溢氣速度比其他材料來(lái)的高；成分以水蒸氣居多。當(dāng)溫度升高時(shí)，原本的材料將可能產(chǎn)生分解，以致無(wú)法適應(yīng)。2023/1/1717電子束焊接真空焊接技術(shù)-熔焊不能加壓熔焊能加壓熔焊冷焊熔焊弧焊氣焊電阻焊2023/1/1718真空焊接技術(shù)-氬焊2023/1/1719真空焊接技術(shù)-電子束焊接2023/1/17真空焊接技術(shù)理想的銲接必須注意銲道須完全穿透，盡量以單邊銲接，而銲道需在真空側(cè)，同時(shí)避免包陷氣體產(chǎn)生氣泡增加逸氣的機(jī)會(huì)。21真空永久封合銲接形式2023/1/17結(jié)論真空材料的選擇對(duì)於系統(tǒng)真空度有著絕對(duì)的影響，當(dāng)系統(tǒng)需求值越高，其真空材料的選用上也相對(duì)嚴(yán)苛許多，例如溫度上的差異，材料的耐熱係數(shù)相對(duì)也需要提升。永久封合之真空系統(tǒng)焊接工藝有別於一般機(jī)械工件焊接，特別是材料的封合效果、蒸氣壓、滲漏、逸氣，以及氣體包陷等，是真空永久封合