3.2 材料

在真空技术中，材料的要求各不相同。根据应用、环境条件 以及要实现的真空度，必须对材料进行测试以满足相关的要 求。

下面列出了必须考虑的几个重要条件：

■ 在整个操作温度范围内要保证足够的机械强度：

除了要保证其结构的完整性，还必须确保功能表面的变形 不会对其功能特性造成影响。示例：真空室部件上的大气 压力大约为 10 N/cm²。在面积为 1 m²的表面上，将产生 100,000 N 的压力。

■ 高气密性：

每种材料基本上都是气体可渗透的。气体渗透的整个过程 被称为渗透。渗透的快慢取决于材料、气体类型以及环境 条件—特别是温度。使用弹性体密封件的情况下，其渗透 性必须予以考虑。示例：对于 DN 500 ISO-K 的 FKM （氟橡胶）密封件，在湿度为 60% 的空气中，渗透率大 约为 4 · 10^-7 Pa · m³/s。因此，带有 FKM 密封件的真空系 统工作压力很少会超过 1 · 10^-8  hPa。

■ 低固有蒸气压、高熔沸点：

固有蒸气压太高会限制最终的真空度。除了油和润滑脂的 真空兼容性，在合金中，必须考虑金属固有的蒸气压或其 在合金中的分压。示例：对于含锌的黄铜制品，锌在高真 空中的分压被限制在最高允许温度大约为 100°C。

■ 清洁表面、低杂质气体含量、易脱气：

清洁表面是先决条件。但是，任何暴露于环境空气中的表 面都会覆盖上一层吸附层。以化学或物理形式吸附在材料 表面或材料间隙内的气体分子，一旦解吸（当在它们从表 面分离时）也是气体来源的一部分。要实现高的极限压 力，必须使用具有低解吸率的材料。示例：单层吸附气体 约等于 4 · 10^-2 Pa · m³/m² 的气量。设想一根直径为 50 cm ，长度为 100 cm 的管子，两端封闭（表面积大约为 2 m²，体积大约为 200 l ），单层释放导致压力上升大约

0.4 Pa or 4 · 10^-3 hPa。这并没有考虑管道的实际表面积 总是大于其几何面积这一实际情况。

■ 抗热冲击性能好、膨胀率适应性好：

示例：不同热膨胀将铝密封件与不锈钢法兰组合的最高允 许温度限制在 150°C 左右。经常在过高温度之后，在冷却 过程中发生密封效果恶化的情况。

■ 耐腐蚀性、耐化学性：

示例：很多真空镀膜过程需要化学性质活泼的过程气体。 因此，有必要考虑所使用的流体是否会影响到部件或密封 件。尤其是薄壁部件，如金属波纹管，容易受到腐蚀。如 有必要，应该通过测试来确定其使用寿命。

对于特殊的应用，可能还会对材料有更多要求。

一般的规则是：所需工作压力越低，对材料的要求越高，可使 用的材料选择性越小。因此，特别在 UHV（超高真空）技术 中，材料的选择非常重要。