扫描电子束微熔抛光临界功率密度规律及实验研究

李新凯，王荣，王启超，董玉健

（桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

电子束表面抛光处理技术是一种具有加工效率高、抛光速度可控、真空加工无污染等优点的绿色表面处理技术，其加工原理为，电子束照射在金属表面，金属表面薄层快速熔化[1-2]，液态金属在表面张力和重力的复合作用下，自发流向低洼处，填补表面凹坑[3]，起到“自抛光”效果。金属零部件经电子束抛光处理时，表面温度快速升降温，使表层硬度、耐磨性得以极大提升[4]。

目前电子束加工方法主要有三种：第一种方式是集中聚焦下束移动工件的方法[5]。该方法以电子束束流集中聚焦下束为主，束流聚焦为斑点，移动工件进行加热[6]，热源加热面积小，能量密度相对较大，熔池的深宽比也较大[7]，形成窄而深的熔池，强化的不只是表面，对金属组织表面和深层都有很大的影响。第二种方式是采用脉冲电子束对金属材料进行表面重熔处理[8]。该方法的不足是，能量密度大，在表面的熔化层容易产生“火山坑”，由于能量密度高，产生的热量集中，冷却时的速度较快，造成内应力和组织应力较大，容易在组织中出现相结构裂纹，影响表面强化层的性能与质量[9-10]。第三种方式是采用大面积电子束辅照（照射）[11-12]的方法对材料表面进行抛光和表面强化处理。该方法通过调整参量密度，可实现直径60 mm 范围内的电子束照射，此方法采用散焦下束的方式来实现大面积照射，要求电子枪功率大，因此很难实现均匀下束[13-14]。……