博一建材讯：为了提高材料的表面性能和延长材料的使役时间，人们采用各种表面改性方法。传统的表面改性方法如渗氮，渗碳等通常比较费时和耗能，有时候也不能满足应用需求。近几十年来，使用高能束对金属材料进行表面改性，取得了传统方法所难以获得的结果，受到了日益广泛的关注。
电子束作为一种重要的高能束而受到重视。虽然连续型电子束早已获得广泛应用，但在那种连续工作方式下，会在加热区域周边形成热量积蓄，产生的蒸汽会使入射电子束发生散射，致使电子束能量密度降低，并使加工变质层增大。后来出现的脉冲型电子束表面改性技术，显示出一些突出优点：一、电子束只对表面局部区域进行处理，不必对整个工件进行加热，输入总能量少，工件产生的变形量小，所以适合于零件的精密加工，可大大减少精加工的研磨留量。二、处理局部能量密度高，但处理时间很短，电热转换效率高达90%以上，耗费的能量很少。三、加工处理在真空室中进行，有害气体产生的影响小，可以获得非常洁净的表面处理层。处理过程中不需要水，盐等媒质，所以不会污染所处理的零件和操作环境。
近二十年来，随着电子束设备的进步，又出现了强流脉冲电子束技术（加速电压可达1Mev，功率密度可达109w/cm2）。强流脉冲电子束能在微秒级的极短的时间内加热材料表层，在材料表层产生动态温度场，样品表面层被瞬时加热到高温，靠金属基体的良好导热性实现表面熔层的快速冷却并实现定向凝固。另外，脉冲电子束在处理样品时还会产生冲击波及冲击振动效应。适当的处理工艺可使改性层厚度高达数百微米。强流脉冲电子束表面处理技术能得到很高的冷速而完成快速凝固，凝固前沿的推进速度最高可以达到10m/s，冷却速度最高可以达到1010K/s。这种快速的冷却和凝固过程能使样品表层的亚稳相得以保留至室温，同时抑制晶粒长大，使晶粒细化至亚微米甚至纳米尺寸，并可在材料表层获得亚稳相—非晶、纳米晶，过饱和固溶体，同时改善合金中主要组元、杂质、缺陷及第二相的分布，从而提高材料表层的物理化学性能以及强度性能。比如，对碳钢进行表面强流脉冲电子束处理，结果使材料表层内原来的第二相被部分或完全熔解，形成了过饱和的固溶体以及残余的纳米级第二相颗粒，这些微结构的变化提高了材料表层的强度和电化学性能。又如，采用强流脉冲电子束对1Cr18Ni9Ti和GCr15进行表面处理，所获得的表面改性层的抗腐蚀、硬度、抗磨损性能均有明显提高。另据报道，采用脉冲电子束直接淬火和电子束表面合金化等方法进行表面改性后的模具钢表层硬度、耐磨性，特别是抗微动磨损性能大幅度提高。这些工作表明，强流脉冲电子束在材料表面改性方面具有很高的科研价值和广阔的应用前景。
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