编号：CYYJ043730
篇名： 超高真空环境下TC4钛合金和ZrO2陶瓷的出气性能研究
作者： 焦纪强 蒙峻 谢文君 刘建龙 魏宁斐 罗成 郭方准 王润成
关键词： 离子加速器 超高真空 TC4钛合金 ZrO2陶瓷 出气率 压力分布
机构：大连交通大学机械工程学院 中国科学院近代物理研究所 中国科学院大学核科学与技术学院
摘要： 内衬超薄壁真空腔体是离子加速器真空系统的核心元件,为了获得超高真空环境,对内衬材料的出气性能有较高要求。基于新型双通道出气率实验装置,完成了TC4钛合金和ZrO2陶瓷在常温抽气、不同烘烤温度及烘烤结束后不同温度下的出气率实验;通过数值拟合方法获得了材料在不同加热温度下的出气率表达式;搭建了钛合金内衬超薄壁真空腔体压力实验装置,通过实验和仿真对比分析了不同工况下的压力分布。结果表明,烘烤温度越高,最终出气率越低,250℃烘烤时出气率较150℃时降低了约21%。经过高温烘烤后,当材料温度从50℃升高至210℃时,两种材料的出气率呈指数增加趋势,但钛合金的出气率低于陶瓷的出气率。常温抽气和烘烤过程中真空腔体压力梯度较小,对其进行升温时中间位置压力变化幅度较大,当温度为100℃,中间位置压力从初始值1.41×10-9Pa升高至4.51×10-9Pa;压力仿真结果和实验结果一致,平均相对偏差为6.86%。以上结果填补了钛合金和陶瓷出气率数据库,能够预测及评估真空腔体不同工况下的极限压力,为超高、极高真空获取提供数据支撑。