一、材料的吸氣、放氣

　　人們很早就知道某些材料具有很強(qiáng)的吸氣能力，如活性炭等�，F(xiàn)在已進(jìn)一步了解到大多數(shù)金屬和非金屬材料或多或少都具有這種能力，這是真空技術(shù)，特別是超高真空技術(shù)中非常重要的物理現(xiàn)象，可為人們獲得、提高或維持系統(tǒng)的真空度提供重要的手段。

　　但是，對(duì)于真空閥門設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，感興趣的是這種物理現(xiàn)象的逆過(guò)程，即放氣現(xiàn)象，研究這種放氣現(xiàn)象對(duì)于提高真空閥，特別是超高真空閥的產(chǎn)品質(zhì)量是極其有益的。

　　材料的放氣是真空閥門總漏量中的一個(gè)重要組成部分。氣體的來(lái)源主要有：吸附于真空閥零件內(nèi)表面的氣體；從金屬內(nèi)部擴(kuò)散出來(lái)的氣體以及金屬表面因發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)而釋放出來(lái)的氣體。

　　1、不銹鋼的放氣量很小。只及銅的1/10左右，與鋁相比，則僅為它的1/100左右；

　　2、橡膠與樹脂的放氣量比金屬材料都要高出100倍左右，最高的如硅橡膠則要高出1000倍以上。

　　放氣現(xiàn)象與溫度有關(guān)，溫度越高，放氣速率越大。因此用加熱方法除氣是一種十分有效的手段，材料經(jīng)過(guò)烘烤后的放氣量要大大低于未烘烤時(shí)的放氣量。

二、蒸氣壓、蒸發(fā)、蒸發(fā)(升華)速率

　　物質(zhì)通常有三種不同的狀態(tài)，即氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。它們依據(jù)一定條件而相互變化，液態(tài)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的過(guò)程稱為蒸發(fā)；固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的過(guò)程稱為升華。

　　一定溫度下，在封閉的真空空間中，液體(或固體)汽化的結(jié)果，使空間的蒸氣密度逐漸增加，當(dāng)達(dá)到一定蒸氣壓之后，單位時(shí)間內(nèi)脫離液體(或固體)表面的汽化分子數(shù)與從空間返回液體(或固體)表面的再凝結(jié)分子數(shù)相等，即蒸發(fā)(或升華)速率與凝結(jié)速率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，可認(rèn)為汽化停止，這時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體(或固體)的飽和蒸氣壓。

　　一般來(lái)說(shuō)，在一定溫度下飽和蒸氣壓高的材料，其蒸發(fā)(或升華)速率也大，蒸氣壓和蒸發(fā)(或升華)速率之間有如下關(guān)系：

W=4.35×10-4p(M/T)1/2

　　式中 W——蒸發(fā)(升華)速率，g/(cm2·s)；

　　M——摩爾氣體質(zhì)量，g/mol；

　　T——熱力學(xué)溫度，K；

　　p——溫度為T時(shí)材料的飽和蒸氣壓，Pa。

　　在真空技術(shù)中，材料的蒸氣壓和蒸發(fā)(升華)速率是需要重視的參數(shù)。如真空油脂、真空規(guī)灼熱燈絲的飽和蒸氣壓，均能成為影響極限真空度的起源。鎘和鋅具有很高的蒸發(fā)速率，因此不宜用作超高真空閥件的鍍層材料，如在合金成分中，鎘和鋅的含量很高，這種合金也應(yīng)避免采用。

　　在真空閥門設(shè)計(jì)中，材料的冷焊是一個(gè)不可回避的問(wèn)題，它可能出現(xiàn)在密封面上、法蘭連接處以及螺紋副上。這種冷焊的機(jī)理是，在真空情況下，特別是在超高真空情況下，金屬表面會(huì)失去吸氣層，吸氣層的消失會(huì)導(dǎo)致金屬表面摩擦因數(shù)增加，這樣就有可能造成金屬接觸表面局部或全部焊住。

　　例如，如果把一塊銅試樣置于超高真空系統(tǒng)中，用幾千千克力把它拉斷，再用50～100kgf使其斷開合在一起，結(jié)果裂縫會(huì)自行消失，裂縫處的強(qiáng)度仍可達(dá)到原來(lái)強(qiáng)度的96%左右。其他材料也有與此相似的現(xiàn)象。

　　實(shí)驗(yàn)表明，影響冷焊現(xiàn)象的因素很多，但主要因素是溫度，通常存在這樣一個(gè)溫度值，在該值以下，冷焊就不會(huì)發(fā)生。目前，冷焊現(xiàn)象的研究還只能依靠實(shí)驗(yàn)手段。