干式真空泵作为一种机械真空泵,具有抽速范围宽、抽气腔内无油、元件无摩擦、能耗低、耐腐蚀等优点。因其泵腔内无油或其他工作介质,可以提供相对洁净的真空环境,目前已经成为微电子、半导体、精密加工、新能源装备等行业首选的真空获得设备。本文简述了干式真空泵在半导体制备及新能源装备制造行业中的应用场景,举例说明了部分干式真空泵的产品特性,总结了国内干式真空泵行业发展空间及面临的挑战。

从工程实际应用的角度出发,以螺杆真空泵转子的几何特性和螺杆真空泵内部的泄漏模型为基础,建立螺杆真空泵内部工作过程的数学模型,借助MATLAB软件,采用四阶龙格-库塔（Runge-Kutta）法将每次微分方程求解结果作为初始条件反复迭代求解,依据MATLAB/GUI界面设计了一款可以快速计算螺杆真空泵抽速曲线的应用程序。使用该程序对多种螺杆真空泵进行了抽速曲线的预测计算,并根据算例结果对程序进行了完善。

Knudsen泵作为一种微型泵,在微机电系统（MEMS）中具有广泛应用。本文提出了一种具有不同表面反射系数的棘齿型Knudsen泵,通过直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法对该泵内He-Xe混合气体流动特性进行了数值模拟研究。结果表明：表面反射特性对Knudsen泵内的流场特性和气体分离特性影响巨大,不同的表面反射特性导致了Knudsen泵内不同的热驱流动机理;三角形倾斜边的α_n=σ_t=0时Knudsen泵内主要热驱流动为辐射流,有利于气体分离,而α_n=σ_t=1时Knudsen泵内主要热驱流动为热边缘流,对气体分离没有明显有利作用;三角形倾斜边的α_n=σ_t=0时He和Xe的速度和扩散速度在三角形棘齿上顶点附近差异最大,而α_n=σ_t=1时在三角形棘齿左侧顶点附近差异最大;越轻的气体流动速度和扩散速度越快。本文可为实际工程应用中微型气体分离装置的设计和生产提供理论依据。

抽气速率是衡量低温泵产品抽真空性能优劣的重要指标之一。除国内企业常用的流量法外,流导法亦是测量低温泵抽速的重要方法。本文依据现行标准中所规定的基于流导法原理测试真空泵气体抽速的方法,对ZD-200口径G-M制冷机低温泵对不同气体抽速测试进行了详细介绍。结果表明：流导法测得低温泵对N₂和Ar的抽速分别为2 410 L/s、1 884 L/s,明显优于国内外同类产品指标;低温泵对H₂抽速为2 577 L/s,与国内外产品公开技术指标处于相同水平。依照流导法获得的测试结果具有较高的准确度和可信度。

以某款车用碳纤维全缠绕储氢气瓶为研究对象,基于ANSYS Workbench平台,充分考虑气瓶不同结构层的差异性和温度载荷分布不均匀性,进行了流热固耦合模拟计算分析。首先对气瓶快速充装过程内部气体流场进行三维数值模拟研究其温升规律,然后将流场计算结果加载到气瓶结构层进行稳态热分析,最后将流场及热分析结果均加载到气瓶结构层进行结构静力学分析。结果表明：当充装结束时,气瓶最高温度及碳纤维复合层受到的最大应力均出现在瓶尾封头和筒体的连接处;相较于内压引起的机械应力,温度载荷引起的热应力很小;机械应力与耦合应力数值相差不大,碳纤维复合层的机械应力略小于耦合应力,而铝合金内胆层由于膨胀系数大,温度载荷引起的压缩热应力抵消了一部分机械应力,使得耦合应力小于机械应力。

橡胶密封结构的寿命对空间站在轨长期运行至关重要。本文以三元乙丙橡胶（EPDM）密封为研究对象,首先测试热氧老化试验后橡胶应力-应变本构关系及橡胶的压缩永久变形,然后基于时温等效理论建立热氧老化影响下的密封性能理论模型,实现长服役期内橡胶密封性能的分析。运用此模型研究了老化性能变化指标对EPDM与钛合金（TC4）、EPDM与聚酰亚胺（PI）两种接触副间宏观接触性能的影响规律。结果表明：热氧老化性能变化指标减小时,两种橡胶密封宏观接触压力和接触宽度均随之减小;相同老化性能指标下,橡胶密封EPDM与PI接触副间的接触宽度以及接触压力均大于EPDM和TC4接触副间的接触压力和接触宽度。

为提高液气射流泵的抽气性能,在其主喷嘴后设置了多级串联喷嘴,通过Fluent软件对常规液气射流泵和多级串联喷嘴液气射流泵内气液两相流体运动情况进行了数值模拟,对比分析了相同工况下两种类型液气射流泵的抽气性能、压力场分布、速度场分布和气相体积分数分布。结果表明：在工作流体进口压力（表压）为0.3 MPa、0.35 MPa和0.4 MPa下,多级串联喷嘴液气射流泵的抽气性能较常规液气射流泵分别提高了18.1%、13.4%和20%,多级串联喷嘴结构有利于气液两相流体的混合和动量交换。研究结果对液气射流泵的优化设计和抽气性能提高具有一定的参考意义。

针对真空泵滑阀现有加工技术存在的插床加工效率低、质量稳定性差,多轴数控龙门刨床加工设备投入大等问题,设计了一种滑阀加工专用刨床。基于普通牛头刨床进行胀紧定位、滑阀旋转、刨刀进给等机械结构设计和控制系统智能化改造,采用PLC控制,以触摸屏作为人机交互界面,实现滑阀全自动加工。通过生产验证,专用刨床能达到多轴数控龙门刨床的加工效能,相对于传统插床加工,生产效率和产品合格率都得到大幅提升。

通过对定压法进行改进提出了差压法,用于测试非蒸散型吸气剂（NEG）的吸氢性能。该方法在进气室和吸气室之间安装固定流导元件,利用调节微调阀提供可控的进气流量,通过测量吸气室、进气室和参考室的压力计算NEG的吸气性能参数。利用两种NEG比较了差压法和改进的定压法所测吸气性能。结果表明：差压法测得的吸气容量比改进的定压法测得的吸气容量低0.07268 Pa·L;腔室壁面吸附能力使改进定压法的试验结果高于理论结果,而差压法的试验结果不受影响;对改进的定压法进行优化后,其计算结果与差压法的接近。差压法可以获得更准确、更有效的吸气剂性能参数,在差压法中,参考部分和试验部分同时进行测试,可缩短测试时间,减少控制进气带来的误差。

采用直流脉冲磁控溅射的方法,在有机玻璃上沉积了纳米TiO₂ 光学薄膜。研究了沉积功率、基片温度等参数对TiO₂ 薄膜结构及光学性能的影响。借助椭圆偏振光测试仪、X射线光电子能谱仪（XPS）、X射线衍射仪（XRD）、分光光度计、原子力显微镜（AFM）等表征手段分析了薄膜的光学特性、元素组成、结晶性能及显微结构。结果表明：随沉积功率的增加,薄膜氧含量降低,粒径减小,折射率递增,可见光波段的透过率和反射率递减;随基片温度上升,薄膜的沉积速率降低,这促进了薄膜粒子的聚集,在光学方面表现为随温度上升,折射率及可见光透过率同时增加;TiO₂薄膜的禁带宽度在3.12~3.16eV之间,随沉积功率增加和基片温度上升,其禁带宽度递减。

采用化学气相沉积（CVD）工艺,在不同沉积温度和沉积真空度下分别在镍基单晶合金上制备了三种（Ni,Pt）Al涂层,研究了CVD关键工艺参数对（Ni,Pt）Al涂层高温防护性能的影响。借助X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）等表征方法系统分析了三种（Ni,Pt）Al涂层的相结构、显微组织和化学成分。结果表明：在同一沉积真空度下随着沉积温度升高,涂层衍射峰向大角度方向偏移;在同一沉积温度下随着沉积压力变大,涂层衍射峰向小角度方向偏移;随着沉积温度和沉积压力的同时提升,涂层表面的晶粒尺度呈现增大趋势,涂层厚度也随之增加;经1 100 ℃/250 h静态氧化和900 ℃/100 h燃气热腐蚀性能评价后,沉积温度为1 080 ℃且沉积真空度为300 mbar的涂层样品,其氧化动力学增重值均小于其他两种涂层样品,该工艺制备的涂层高温防护性能最佳。控制涂层表面局部位置氧化膜内显微裂纹的过早萌生与滋长行为,以及降低燃气热腐蚀诱发的非稳态氧化膜脱落残留的凹坑数量是改善（Ni,Pt）Al涂层高温抗氧化腐蚀性能的CVD工艺优化方向。

采用磁控溅射镀膜工艺,以无色透明聚酰亚胺（CPI）膜为基底,Ag和Al作为反射层,制备了CPI薄膜二次表面镜。使用Lambda 950分光光度计对二次表面镜的反射曲线进行分析,研究了在红外波段和可见光波段,CPI薄膜二次表面镜与聚全氟乙丙烯（F46）薄膜镀银二次表面镜、聚酰亚胺（PI）薄膜镀铝二次表面镜反射性能的差异。结果表明：在可见光波段,CPI薄膜镀银二次表面镜与F46镀银薄膜相当,反射率达95%以上;较传统PI镀铝薄膜,CPI镀铝薄膜反射率明显提升;在红外光波段,CPI薄膜反射性能不及F46薄膜,与传统PI薄膜相当;CPI薄膜镀银二次表面镜吸收发射比（α_s/ε）达0.19,与F46薄膜镀银二次表面镜的相近,而耐温性能优于F46薄膜镀银二次表面镜。

介绍了国家标准GB/T 26332《光学和光子学 光学薄膜》2022年新增四个部分的制定背景和主要内容,讨论了GB/T 26332与采标国际标准ISO 9211之间的差异,分析了ISO 9211-7不同版本内容的变化,最后对GB/T 26332后续的制定和修订工作提出了建议和展望。

外部机械化室式热处理炉是钢管、钢棒热处理的重要设备,科学、合理化的设计有利于提高其整体运行效率和钢管质量。本文从外部机械化室式热处理炉工艺、结构设计角度出发,分析外部机械化室式热处理炉的整体设备设计需求。以某热处理炉设计为例,结合其工艺要求、安装流程、安全和质量检验要求,从不同方面探究了热处理炉的设计难点,旨在为相关从业人员提供参考。

自主研制了一种坩埚冷却装置,用于真空电子束熔炼炉中坩埚的安全冷却。本文对该坩埚冷却装置进行了抗震鉴定试验,测试了坩埚冷却装置在抗震试验前后的共振频率,并利用地震台进行了5次运行基准地震试验和1次安全停堆地震试验。试验结果表明：该坩埚冷却装置具有足够的抗震强度,能够在规定的地震条件下正常运行,满足抗震性能要求。

真空感应熔炼过程中连铸中间包内温度梯度与钢液流动对固体夹杂物的去除有重要作用,其直接影响钢液的纯净度。分析了连铸中间包内温度场、流场及应力场耦合数值模拟计算的现状,基于此,总结了多场耦合作用下夹杂物去除数值模拟的问题,介绍了热流耦合、流固耦合以及流固热耦合模拟方法,最后提出了流热固耦合下夹杂物去除数值模拟的建议。合理地控流装置组合和耐材选择可提高钢液质量。

热等静压炉约束框架,主要在容器加压时起到约束容器两端,承载容器内部产生的轴向力的作用。为了优化框架结构质量及其应力分布情况,利用CAD软件的静力学分析功能,对不同尺寸构件进行仿真计算,得到了最优尺寸参数。结果表明：框架厚度为220 mm、宽度为740 mm、端部宽度为390 mm、四角倒角为140 mm时,框架质量和应力分布最优,均可满足设计需求。

为满足长脉冲高功率回旋管振荡器研制的需求,研究了大尺寸（窗片直径100 mm）金刚石窗组件的制备工艺及质量可靠性。通过热力学仿真软件计算封接应力分布,得出采用封接宽度为3 mm的双面平封封接结构时窗片所受应力最小。采用Ti-Ag-Cu活性钎焊和电子束高能焊接相结合的方式,研制出气密封接的金刚石窗组件。该大尺寸金刚石窗组件的介电性能良好,能够承受550 ℃/48 h热烘烤试验,且金刚石-无氧铜封接件平均抗拉强度达118.2 MPa,满足回旋管使用要求。

高温超导电动磁浮交通系统中,真空技术的应用可为高温超导磁体提供良好的真空环境,使得线圈实现超导态所需的性能可获得与维持,进而满足列车牵引、悬浮和导向的运行需求。本文介绍了高温超导电动磁浮交通系统的基本原理和车载高温超导磁体的结构组成,通过真空系统设计和真空获得设备选型,结合真空测量与检漏技术,完成了真空度为1×10^-5 Pa、最大漏率为1.33×10^-10 Pa·m³/s的高真空保持系统超导磁体产品开发,且已于我国自主研制的首套高温超导电动悬浮全要素试验系统中稳定服役。