Замена контролируемых атмосфер вакуумом

 

Разреженная среда - вакуум - находит все более широкое применение при нагреве металлов, поскольку для большинства металлов второй-пятой подгрупп таблицы Менделеева нельзя подобрать защитную среду, полностью исключающую взаимодействие с обрабатываемым металлом. Кроме того, сравнительная легкость получения и регулирования давления также способствует развитию термовакуумных процессов.

Термообработка тугоплавких металлов в сверхвысоком вакууме              10^-4..10 ^-8Па является одним из наиболее эффективных путей повышения пла­стичности главным образом за счет испарения окислов.

Закалка, которая до последнего времени проводилась только в окислительных или восстановительных средах при атмосферном давлении, имеет тенденцию к осуществлению нагрева в вакууме с последующим охлаждени­ем в потоке инертного газа или специальном вакуумном закалочном масле.

При ХТО применяют разреженные среды для насыщения металлов углеродом, бором и азотом.

При термообработке стальных труб в вакуумных проходных электропечах приведенные затраты на 1 тонну продукции почти в 1, 5 раза меньше, чем в печах с контролируемой атмосферой на основе диссоциированного аммиа­ка. К тому же после нагрева в вакууме трубы из аустенитной стали не склонны к межкристаллитной коррозии.

Технико-экономические расчеты показывают, что для случаев технологически равноценного использования защитных газовых сред и вакуума экономически выгодным является применение вакуума.

5.2.3. Лабораторное применение вакуума

В последние годы применение высокого вакуума в лабораторных исследованиях резко возросло количественно и качественно. С этим связаны возросшие требования к улучшению как методов исследования, так и высоковакуумного оборудования. Кроме создания электронных приборов, высо­кий вакуум широко используется в таких различных областях как полупро­водниковая промышленность, ускорители частиц, осаждение тонких пленок, масс-спектрометрия, моделирование космоса, вакуумная металлургия.

В лабораториях используют вакуумные насосы для того, чтобы создать вакуумную среду для различных операций. Причина, по которой используется вакуум, заключается в том, что большинство газов взаимодействуют с твердым телом, вызывал крайне нежелательный эффект. Создавая вакуум, в котором проводятся эксперименты, можно исключить или снизить до ми­нимума эти нежелательные эффекты. Например, до тех пор, пока основное количество воздуха не удалено из прибора, он не может как следует рабо­тать. Количество молекул газа в приборе должно быть меньше одной мини­мальной части от числа молекул, находящихся в этом же объеме при атмо­сферном давлении, чтобы предотвратить взаимодействие молекул газа с чувствительными деталями, такими как катод, и сохранить их работоспо­собность.

Нормальная работа электронного микроскопа невозможна без вакуумной системы. Поэтому к вакуумной системе микроскопа предъявляются следующие требования: вакуум в микроскопе должен быть выше 5*10^-2 Па, чтобы исключить возможность пробоя: для быстрого достижения конечного разре­жения нужны насосы большой производительности, так как внутренние по­верхности колонны и самой вакуумной системы микроскопа, а также резино­вые уплотнения отдают адсорбированные ими пары и газы. Поэтому производительность насосов необходимо выбирать в зависимости от откачиваемого объема. Работа вакуумной системы должна быть надежной, а возмож­ность неправильного переключения должна быть исключена.

Анализ поверхности твердого тела становится все более важным в та­ких областях как коррозия, катализ, изучение трения, исследования полупроводников, а также в физике твердого тела в общем.

Серьезный анализ поверхности стал возможен только с развитием техники, создающей чистый высокий вакуум на поверхности образца.

При давлении 10^-4 Па монослой адсорбированного газа образуется за 1 с, то есть время явно недостаточное для проведения измерений. Однако при давлении 10^-8 Па монослой образуется за 10⁴ с или 2, 78 ч. В современном приборном оснащении анализ поверхности происходит при бомбардировке поверхности пучком электронов или ионов и анализе элиминированных частиц

Наиболее широко используются следующие методы: LEED - дифракция электронов низких энергий; RHEED - дифракция электронов высоких энергий, SIMS - вторично-ионная масс-спектрометрия, AES - оже-электронная спектрометрия.

5.3. ВАКУУМНЫЕ СИСТЕМЫ

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться: