前言

电子束表面改性技术始于20世纪70年代，其特点是利用高能电子束的热源作用使材料表面温度迅速升高，表层成分和组织结构发生变化，进而提高材料表面硬度，增强耐磨性，改善耐腐蚀性能，从而延长零件的服役寿命。近几年，电子束表面抛光和表面强化的研究已成为金属材料表面处理领域内一个新的热点和关注点。

本书从数学表征、理论和实验研究出发，旨在探讨电子束表面改性技术。用仿真和实验相结合的方法，研究了在电子束扫描和集中下束表面加热两种处理方式下，对金属材料表面强化、表面熔凝与抛光、表面合金化等微观组织和性能的影响规律及强化机制。利用传热方程、相变理论、应力与应变计算理论，建立电子束表面处理过程中的三维瞬态温度场、应力场、组织场多物理场耦合的方程并求解，获得三场分布规律，研究三场之间的相互作用及影响规律，讨论了电子束工艺参数对表面改性层组织和性能的影响。

基于传热学、流体动力学、金属凝固和固态相变等理论，建立GBE模型，研究表面熔凝特性、表面相变硬化、动态凝固过程中的动力学行为、晶粒的形核与长大规律等。

比较了电子束多道扫描与单道扫描对材料表面显微组织与性能的影响； 确定表面合金化的合理的工艺参数，以获得良好的表面改性组织和性能。研究了在金属材料表面填加合金粉末后组织和性能的变化，探讨了电子束工艺参数对合金强化层组织和性能的影响。

研究获得的电子束表面处理的工艺条件和作用机制，可为选择合理的电子束表面处理方式与工艺参数提供理论参考，为电子束技术在材料表面强化与抛光中的应用提供技术支撑。研究的方法和结论可为电子束调控金属材料表面性能、实验设备的研发与设计提供参考依据。

本书是作者及团队成员的主要研究成果和总结，先后得到国家自然科学基金

（51665009）、广西自然科学基金

（2017GXNSFDA198007）等资助。

本书由王荣、魏德强主要编写，陈虎城参与编写第5章、李新凯参与编写第7章、任旭隆参与编写第9章。孙培新、沈国斌、廖春华、王优、刘怡、赵振雷等人也分别参与了部分章节的编写，在编写过程中也得到了部分研究生的大力支持与帮助，在此表示衷心感谢。

由于电子束表面改性涉及基础理论较多、学科内容交叉，限于作者水平，难免有不当和错误之处，恳请读者予以批评与指正。

桂林电子科技大学

王荣魏德强

2020年12月