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真空热处理中,固体的吸气和放气是什么?
标签: 真空热处理
2022-09-06  阅读

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  【康沃真空网】在大气状态或低真空区域内,固体与气体接触时,在固体表面及内部都会吸气,在高真空区域内,被吸收或吸附的气体又会部分或全部地逐渐释放出来。

  在真空技术中,这种吸气和放气现象不仅关系到真空的获得与保持,而且还影响到真空测量结果的准确性和可靠性,因此,了解和掌握这种现象是很重要的。

  固体吸气有两种情况:一种是固体表面吸气,称为吸附;另一种是固体内部吸气,称为吸收。吸附、吸收的综合作用统称为收附。固体放气即收附的逆过程称为解吸。 

  1、吸附

  众所周知,固体内部分子之间有着比较强的结合力。常温下,这些分子是按照一定的排列结合在一起的,形成一定形状的固体结构。在固体内部,每一个分子受到各个方向来的结合力的作用处于平衡状态。但是,处于固体表面分子朝外一个方向的力没有饱和,因此整个表面布满着向外引伸的吸力即剩余力场,其作用距离约为一个分子直径。

  所以,当气体分子与固体表面碰撞时,就进入其剩余力场的作用范围内使气体分子在固体表面形成吸附。吸附作用主要与下列因素有关。

  (1)固体表面积越大,表面状况越粗糙其吸附能力越强,特别是带有大量细孔或粉状的材料具有很高的吸附能力。如活性碳、硅胶、活性氧化铝、分子筛、五氧化二磷等。

  (2)吸附力随气体分子与固体表面距离增加而迅速减小,因此一般吸附层仅为一单分子层。当温度低于气体临界温度时,会出现吸附着多层气体分子组成的气体薄膜。此外,具有大量微孔的材料在低压强下也能产生多分子层吸附。

  (3)当温度不变以及压强较低时,吸附作用随压强的升高而增大,当压强增至一定值时,固体的吸附性能趋于饱和。

  (4)在压强不变时,温度越低吸附量越大。

  (5)气体的沸点越低吸附量越小。

  (6)在温度一定时,低压强下吸附时间与压强成反比。

  2、解吸

  被固体收附的气体分子,在一定的条件下,会离开固体重新解脱出来,这就是解吸。

  解吸的难易程度,与气体的种类和固体材料以及表面状态有关。但总的规律是,在一定的压强下,随着温度增高,解吸作用加快。

  这是由于每个被吸附的气体分子要从固体表面上解吸出来,必须获得一定的能量,来克服它与固体表面分子间的结合力,这种能量称为解吸热。因此,提高固体材料的温度,使吸附的气体分子获得的能量大于所需的解吸热时,气体分子就被解吸。在较低压强下加热,能加速解吸作用。

  吸附和解吸是真空加热时的两种基本物理现象,了解这两种现象的原理,对于我们了解真空热处理工艺,也就不会显得那么陌生了。