電子束表面改性技術

電子束表面改性技術是利用高能電子束轟擊材料表面，使其溫度升高並發生成分、組織結構變化，從而達到所需性能的工藝方法，統稱為電子束表面改性。 常用的電子束表面改性工藝有電子束表面淬火、電子束表面熔凝、電子東表面合金化和電子束表面熔覆等。它們具有一一些共同的特點：凡是視線能觀察到且電子束流不受阻擋的部位，無論是深孔還是斜面，均能實現電子束表面改性處理；設備功率大，能量利用率高，目前電子束設備的功率最大可達100-200kW,能量利用率是雷射束的8~9倍，能耗為高頻加熱的1/2；加熱和冷卻速度快，熱影響區小，工件變形小，加工可在真空狀態下進行，減少了氧化、脫碳，表面質量高，節省了後續機加工量；電子束加工定位準確，參數易於調節，可嚴格控制表面改性位置、深度及性能。

電子束表面改性裝置主要包括電子槍、高壓油箱、聚焦系統、掃描系統、工作室、真空系統、監控系統等七個部分。

電子槍是一個嚴格密封的真空器件，其燈絲為發射電子源，燈絲與陽極間施加數萬伏的電壓，對電子進行加速。在陰陽極之間，還有一個柵控極，柵極與陰極之間加負偏壓，其最大值可達1500V,用以控制電子束流的大小。燈絲髮射出的電子束流通過電磁聚焦線圈(電磁透鏡)，將電子束聚焦成不同尺寸的束斑，進人工作室，轟擊工件表面，使其加熱。

電子束表面改性設備的工作室有高真空、低真空和常壓三種類型。

高真空工作室工作壓力保持在1.33x10 ~1.33x10 Pa的範圍內，可與電子槍共用一套真空系統，加速電壓範圍一般在15~175kV,電子束在工作室的最大傳輸距離高達1000mm,調節範圍寬，電子散射小，功率密度高，可用大束斑對工件進行處理(可達20mmx20mm);低真空工作室工作壓力為13.3~1.33Pa,燈絲髮射的電子束聚焦後通過特殊設計的氣阻噴管進人低真空室，其加速電壓範圍為40~150kV,最大傳輸距離<700mm,電子束有一定散射，束斑尺寸相對減小，這是電子束表面改性設備用得較多的系統;常壓工作室處於非真空狀態，電子束通過一組存在壓差的噴管引人大氣中，其加速電壓150~175kV,電子東散射嚴重，到工件的最大距離不超高25mm,但這種工作室結構簡單、操作方便。