电子束表面处理

2. 5 电子束表面薄层退火
当电子束作为表面薄层退火热源使用时，所需要的功率 密度要较上述方法低很多，以此降低材料的冷却速度。对于 金属材料，此法主要应用于薄带的表面处理。另外，电子束 退火还成功地应用于半导体材料上。
3. 电子束表面处理的发展前景
近些年电子束表面处理从宏观性能的改变到微观作用 机理的研究得到了进一步的深入发展，有学者通过数值模 拟的方法分析电子束处理过程的温度场、浓度场和应力场 的分布及变化。电子束处理后改变了表层金属和合金的微 观结 构，可以获得过饱和固溶体等非平衡结构，从而达到 提高材料表面性能的目的。
2. 4 电子束表面非晶化处理
将电子束的平均功率密度提高到 106 ~ 107W/cm2，作用时 间缩短至 10-5 s左右，使金属在基体与熔化的表层之间产生很 大的温度梯度，在停止电子束照射后，金属表面快速冷却速 率(107~ 9 / s)远远超过常规制取非晶的冷却速率(103~ 6 / s)，所 获非晶的组织形态致密，抗疲劳及抗腐蚀性能优良。
2. 2 电子束表面重熔处理
电子束重熔可使合金的化学元素重新分布，降低某些 元素的显微偏析程度，从而改善工件表面的性能。由于电 子束重熔是在真空条件下进行的有利于防止表面的氧化， 因此电子束重熔处理特别适用于化学活性高的镁合金、铝 合金等的表面处理。
2. 3 电子束表面合金化
一般选择 W、Ti、B、Mo 等元素及其碳化物作为合 金元素提高材料耐磨性；选择 Ni、Cr 等元素可提高材料 的抗腐蚀性能；而适当添加 Co、Ni、Si 等元素能改善合金 化效果。
通过控制电子束处理参数以及不同的处理工艺, 可以 达到不同的表面改性效果。可将目前的电子束表面改性技 术分为以下几种类型: 电子束表面相变强化、重熔处理、合金化、熔敷、电子束 表面非晶化处理、薄层退火。
2. 1 电子束表面相变强化
针对有马氏体相变过程的合金，其工艺过程关键是控 制参数： 电子束斑平均功率密度在104 ~ 105 W/ cm2 加热速度为103~ 105℃/ s 冷却速度可达104 ~ 106 / s 电子束快速熔凝造成过饱和固溶强化形成超细化马氏体， 硬度增大，表面呈残余压应力，从而提高了材料的耐磨性。
电子束表面处理技术简介
材料1502 2015146子束的热源作用使材料表层成分和组织结构发 生变化, 提高力学性能,延长服役寿命。 主要优点是设备功率大、能量利用率高、加热和冷却 速度快、定位准确、参数易于调节。
2. 电子束表面处理的研究现状及进展
国外：俄罗斯TOMSK与德国、日本合作，致力于脉冲电 子束系统电物理特性原理探讨、技术改造及电子束与各种材 料相互作用特性研究。 国内：从俄罗斯引进相关设备，开始了强流脉冲电子束 在金属材料表面改性中的研究；北京航空航天大学开展了大 量赝火花脉冲电子束铁电薄膜制备等的研究。