電子束和離子束加工課件

精品文檔電子束和離子束加工1精品文檔電子束和離子束加工1精品文檔2主要內(nèi)容電子束加工離子束加工精品文檔2主要內(nèi)容電子束加工精品文檔31、概述

電子束加工（ElectronBeamMachining簡(jiǎn)稱EBM）起源于德國(guó)。1948年德國(guó)科學(xué)家斯特格瓦發(fā)明了第一臺(tái)電子束加工設(shè)備。利用高能量密度的電子束對(duì)材料進(jìn)行工藝處理的一切方法統(tǒng)稱為電子束加工。電子束加工精品文檔31、概述電子束加工精品文檔4電子束加工應(yīng)用于：電子束焊接、打孔、表面處理、熔煉、鍍膜、物理氣相沉積、雕刻、銑切、切割以及電子束曝光等。世界上電子束加工技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家：德國(guó)、日本、美國(guó)、俄羅斯以及法國(guó)等。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前電子束加工技術(shù)已在核工業(yè)、航空宇航、精密制造等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用。精品文檔4電子束加工應(yīng)用于：電子束焊接、打孔、表面處理、熔煉精品文檔5

在真空條件下，利用電子槍中產(chǎn)生的電子經(jīng)加速、聚焦后能量密度為106～109w/cm2的極細(xì)束流高速?zèng)_擊到工件表面上極小的部位，并在幾分之一微秒時(shí)間內(nèi)，其能量大部分轉(zhuǎn)換為熱能，使工件被沖擊部位的材料達(dá)到幾千攝氏度，致使材料局部熔化或蒸發(fā)，來(lái)去除材料。

電子束加工原理2、加工原理精品文檔5在真空條件下，利用精品文檔6

（1）只使材料局部加熱就可進(jìn)行電子束熱處理；（2）使材料局部熔化就可以進(jìn)行電子束焊接；（3）提高電子束能量密度，使材料熔化和汽化，就可進(jìn)行打孔、切割等加工；（4）利用較低能量密度的電子束轟擊高分子材料時(shí)產(chǎn)生化學(xué)變化的原理，即可進(jìn)行電子束光刻加工。

控制電子束能量密度的大小和能量注入時(shí)間，就可以達(dá)到不同的加工目的。精品文檔6（1）只使材料局部加熱就可精品文檔7

電子束加工裝置主要由以下幾部分組成。（1）電子槍。獲得電子束的裝置。它包括：電子發(fā)射陰極—用鎢或鉭制成，在加熱狀態(tài)下發(fā)射電子?？刂茤艠O—既控制電子束的強(qiáng)弱，又有初步的聚焦作用。加速陽(yáng)極—通常接地，由于陰極為很高的負(fù)壓，所以能驅(qū)使電子加速。圖

電子束加工裝置示意圖1-工作臺(tái)系統(tǒng)；2-偏轉(zhuǎn)線圈；3-電磁透鏡；4-光闌；5-加速陽(yáng)極；6-發(fā)射電子的陰極；7-控制柵極；8-光學(xué)觀察系統(tǒng)；9-帶窗真空室門；10-工件3、加工裝置精品文檔7電子束加工裝置主要由以下幾精品文檔8

保證電子加工時(shí)所需要的真空度。一般電子束加工的的真空度維持在1.33×10-2~1.33×10-4Pa。

（3）控制系統(tǒng)和電源。

控制系統(tǒng)包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流強(qiáng)度控制以及工作臺(tái)位移控制。圖6-2電子束加工裝置示意圖1-工作臺(tái)系統(tǒng)；2-偏轉(zhuǎn)線圈；3-電磁透鏡；4-光闌；5-加速陽(yáng)極；6-發(fā)射電子的陰極；7-控制柵極；8-光學(xué)觀察系統(tǒng)；9-帶窗真空室門；10-工件（2）真空系統(tǒng)精品文檔8保證電子加工時(shí)所需要的真空精品文檔9束流聚焦控制：提高電子束的能量密度，它決定加工點(diǎn)的孔徑或縫寬。

聚焦方法：一是利用高壓靜電場(chǎng)是電子流聚焦成細(xì)束；另一種方法是利用“電磁透鏡”靠磁場(chǎng)聚焦。束流位置控制：改變電子的方向。工作臺(tái)位移控制：加工時(shí)控制工作臺(tái)的位置。電源：對(duì)電壓的穩(wěn)定性要求較高，常用穩(wěn)壓電源。精品文檔9束流聚焦控制：提高電子束的能量密度，它決定加工點(diǎn)的精品文檔10電子束能夠極其微細(xì)地聚焦(可達(dá)l～0.1μm)，故可進(jìn)行微細(xì)加工。加工材料的范圍廣。能加工各種力學(xué)性能的導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。加工效率很高。加工在真空中進(jìn)行，污染少，加工表面不易被氧化。電子束加工需要整套的專用設(shè)備和真空系統(tǒng)，價(jià)格較貴，故在生產(chǎn)中受到一定程度的限制。4、電子束加工的特點(diǎn)精品文檔10電子束能夠極其微細(xì)地聚焦(可達(dá)l～0.1μm)精品文檔111-淬火硬化；2-熔煉；3-焊接；4-打孔；5-鉆、切削；6-刻蝕；7-升華；8-塑料聚合；9-電子抗蝕劑；

10-塑料打孔

5、電子束加工的應(yīng)用精品文檔111-淬火硬化；5、電子束加工的應(yīng)用精品文檔12（1）電子束打孔

能加工各種孔，包括異形孔、斜孔、錐孔和彎孔。生產(chǎn)效率高。機(jī)翼吸附屏的孔、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)套上的冷卻孔，此類孔數(shù)量巨大（高達(dá)數(shù)百萬(wàn)），且孔徑微小，密度連續(xù)分布而孔徑也有變化，非常適合電子束打孔。加工材料范圍廣。可加工不銹鋼、耐熱鋼、寶石、陶瓷、玻璃、塑料和人造革等各種材料上的小孔、深孔。加工質(zhì)量好，無(wú)毛刺和再鑄層等缺陷。加工孔的最小直徑可達(dá)0.003mm，最大深徑比可達(dá)10。精品文檔12（1）電子束打孔能加工各種孔，包括異形孔、斜精品文檔13電子束加工的異形孔精品文檔13電子束加工的異形孔精品文檔14電子束加工彎曲的孔加工彎孔：利用電子束在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的原理，使電子束在工件內(nèi)偏轉(zhuǎn)方向。控制電子速度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，就可控制曲率半徑，加工出彎曲的孔。精品文檔14電子束加工彎曲的孔加工彎孔：利用電子束在磁場(chǎng)中偏精品文檔15（2）電子束切割可對(duì)各種材料進(jìn)行切割，切口寬度僅有3～6μm。利用電子束再配合工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可加工所需要的曲面。電子束加工曲面精品文檔15（2）電子束切割可對(duì)各種材料進(jìn)行切割，切口寬度僅精品文檔16（3）電子束焊接特點(diǎn)：電子束焊接具有焊縫深寬比大；焊接速度快，焊縫深而窄，焊件變形?。徊挥煤笚l，接頭機(jī)械性能好；

可進(jìn)行異種金屬焊接；可在精加工后焊接等等。應(yīng)用：應(yīng)用范圍極為廣泛，尤其在焊接大型鋁合金零件中，具有極大的優(yōu)勢(shì)，并且可用于不同金屬之間的連接。如美國(guó)和日本采用電子束焊接工藝加工發(fā)電廠汽輪機(jī)的定子部件；美國(guó)還將電子束焊接工藝廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造中。精品文檔16（3）電子束焊接特點(diǎn)：電子束焊接具有焊縫深寬比大精品文檔17（4）電子束光刻利用低能量密度的電子束照射高分子材料時(shí)，將使材料分子鏈被切斷或重新組合，引起分子量的變化即產(chǎn)生潛象，再將其浸入適當(dāng)?shù)娜軇┲校捎诜肿恿康牟煌芙舛炔煌?，就?huì)將潛象顯影出來(lái)。將光刻與粒子束刻蝕或蒸鍍工藝結(jié)合，就可以在金屬掩模或材料表面制出圖形來(lái)。精品文檔17（4）電子束光刻利用低能量密度的電子束照射高分精品文檔18圖

電子束曝光加工過(guò)程A-電子束曝光；B-顯影；C-蒸鍍；D—離子刻蝕；E、F-去掉抗蝕劑，留下圖形1-電子束；2-電致抗蝕劑；3-基板；4-金屬蒸汽；5-離子束；6-金屬精品文檔18圖電子束曝光加工過(guò)程精品文檔19電子束刻蝕精品文檔19電子束刻蝕精品文檔20（5）電子束表面改性

特點(diǎn)：

A）快速加熱淬火，可得到超微細(xì)組織，提高材料的強(qiáng)韌性；

B）處理過(guò)程在真空中進(jìn)行，減少了氧化等影響，可以獲得純凈的表面強(qiáng)化層；

C）電子束功率參數(shù)可控，可以控制材料表面改性的位置、深度和性能指標(biāo)。精品文檔20（5）電子束表面改性特點(diǎn)：精品文檔21電子束表面改性技術(shù)分類應(yīng)用：表面淬火、表面熔凝、表面合金化、表面熔覆和制造表面非晶態(tài)層。經(jīng)表面改性的表層一般具有較高的硬度、強(qiáng)度以及優(yōu)良的耐腐蝕和耐磨性能。精品文檔21電子束表面改性技術(shù)分類應(yīng)用：表面淬火、表面熔凝、精品文檔221、加工原理 在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過(guò)加速、聚焦后投射到工件表面。由于離子帶正電荷，其質(zhì)量數(shù)比電子大數(shù)千倍甚至上萬(wàn)倍，它撞擊工件時(shí)具有很大撞擊動(dòng)能，通過(guò)微觀的機(jī)械撞擊作用從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加工。離子束加工

圖8-9離子束加工原理1—真空抽氣口2—燈絲3—惰性氣體注入口4—電磁線圈5—離子束流6—工件7—陰極8—引出電極9—陽(yáng)極10—電離室精品文檔221、加工原理離子束加工圖8-9離精品文檔23相同點(diǎn)：加工原理基本相同。不同點(diǎn)：離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千倍乃至數(shù)萬(wàn)倍，故在電場(chǎng)中加速較慢，但一旦加至較高速度，就比電子束具有更大的撞擊動(dòng)能。電子束加工是靠電能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行加工的。離子束加工是靠電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能進(jìn)行加工的。

2、與電子束加工的比較精品文檔23相同點(diǎn)：加工原理基本相同。2、與電子束加工的比較精品文檔242、離子束加工的分類

離子束加工的物理基礎(chǔ)是離子束射到材料表面時(shí)所發(fā)生的撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。分以下四類：

（1）離子刻蝕

采用能量為0.1～5keV、直徑為十分之幾納米的的氬離子轟擊工件表面時(shí)，此高能離子所傳遞的能量超過(guò)工件表面原子（或分子）間鍵合力時(shí)，材料表面的原子（或分子）被逐個(gè)濺射出來(lái)，以達(dá)到加工目的。這種加工本質(zhì)上屬于一種原子尺度的切削加工，通常又稱為離子銑削。精品文檔242、離子束加工的分類 精品文檔25

可用于加工空氣軸承的溝槽、打孔、加工極薄材料及超高精度非球面透鏡，還可用于刻蝕集成電路等的高精度圖形。精品文檔25可用于加工空氣軸承的溝槽、打孔、精品文檔26（2）離子濺射沉積

采用能量為0.1～5keV的氬離子轟擊某種材料制成的靶材，將靶材原子擊出并令其沉積到工件表面上并形成一層薄膜。實(shí)際上此法為一種鍍膜工藝。精品文檔26（2）離子濺射沉積 采用能量為0.1～5k精品文檔27（3）離子鍍膜

離子鍍膜一方面是把靶材射出的原子向工件表面沉積，另一方面還有高速中性粒子打擊工件表面以增強(qiáng)鍍層與基材之間的結(jié)合力（可達(dá)10～20MPa）。

該方法適應(yīng)性強(qiáng)、膜層均勻致密、韌性好、沉積速度快，目前已獲得廣泛應(yīng)用。精品文檔27（3）離子鍍膜 離子鍍膜一方面是把靶材射出精品文檔28（4）離子注入

用5～500keV能量的離子束，直接轟擊工件表面，由于離子能量相當(dāng)大，可使離子鉆進(jìn)被加工工件材料表面層，改變其表面層的化學(xué)成分，從而改變工件表面層的機(jī)械物理性能。該方法不受溫度及注入何種元素及粒量限制，可根據(jù)不同需求注入不同離子（如磷、氮、碳等）。注入表面元素的均勻性好，純度高，其注入的粒量及深度可控制，但設(shè)備費(fèi)用大、成本高、生產(chǎn)率較低。精品文檔28（4）離子注入 用5～500keV能量的精品文檔293、特點(diǎn)加工精度高。離子束加工是目前最精密、最微細(xì)的加工工藝。離子刻蝕可達(dá)納米級(jí)精度，離子鍍膜可控制在亞微米級(jí)精度，離子注入的深度和濃度亦可精確地控制。環(huán)境污染少。離子束加工在真空中進(jìn)行，特別適宜于對(duì)易氧化的金屬、合金和半導(dǎo)體材料進(jìn)行加工。加工質(zhì)量高。離子束加工是靠離子轟擊材料表面的原子來(lái)實(shí)現(xiàn)的，加工應(yīng)力和變形極小，適宜于對(duì)各種材料和低剛件零件進(jìn)行加工。精品文檔293、特點(diǎn)加工精度高。離子束加工是目前最精密、最微精品文檔304、應(yīng)用

目前，離子束加工主要應(yīng)用于刻蝕加工、鍍膜加工、注入加工。離子刻蝕：制造激光器和紅外傳感器的高性能非球面透鏡和反光鏡、光學(xué)系統(tǒng)中的衍射光柵、壓電傳感器用晶片、陀螺轉(zhuǎn)子軸承表面上的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、微型加速計(jì)的精確質(zhì)量塊以及超精密加工用的單晶金剛石刀具。精品文檔304、應(yīng)用目前，離子束加精品文檔圖

離子束刻蝕機(jī)31精品文檔圖離子束刻蝕機(jī)31精品文檔離子注入加工是將所要注入的元素進(jìn)行電離，并將正離子分離和加速，形成具有數(shù)十萬(wàn)電子伏特的高能離子流，轟擊工件表面，離子因動(dòng)能很大，被打入表層內(nèi)，其電荷被中和，成為置換原子或晶格間的填隙原子，被留于表層中，使材料的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、性能產(chǎn)生變化。離子注入可提高材料的耐腐蝕性能，改善金屬材料的耐磨性能，提高金屬材料的硬度，改善金屬材料的潤(rùn)滑性能等。離子注入32精品文檔離子注入加工是將所要注入的元精品文檔圖

多功能離子束增強(qiáng)沉積設(shè)備33精品文檔圖多功能離子束增強(qiáng)沉積設(shè)備33精品文檔34離子鍍和離子濺射鍍膜

（1）精密滾珠軸承采用離子鍍膜后，使用壽命延長(zhǎng)到數(shù)千小時(shí)；（2）刀具鍍以幾微米厚的TiN、TiC涂層后，壽命提高3~10倍；（3）在鈦合金葉片上沉積一層貴金屬（Pt、Au、Rh等）涂層，可使疲勞強(qiáng)度增加30%，抗氧化與耐腐蝕能力也大大提高。

精品文檔34離子鍍和離子濺射鍍膜（1）精密滾珠精品文檔 離子鍍膜加工有濺射沉積和離子鍍兩種。離子鍍膜附著力強(qiáng)、膜層不易脫落。這首先是由于鍍膜前離子以足夠高的動(dòng)能沖擊基體表面，清洗掉表面的占污和氧化物，從而提高了工件表面的附著力。其次是鍍膜剛開(kāi)始時(shí)，由工件表面濺射出來(lái)的基材原子，有一部分會(huì)與工件周圍氣氛中的原子和離子發(fā)生碰撞而返回工件。這些返回工件的原子與鍍膜的膜材原子同時(shí)到達(dá)工件表面，形成了膜材原子和基材原子的共混膜層。而后，隨膜層的增厚，逐漸過(guò)渡到單純由膜材原子構(gòu)成的膜層?；旌线^(guò)渡層的存在，可以減少由于膜材與基材兩者膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，增強(qiáng)了兩者的結(jié)合力，是膜層不易脫落，鍍層組織致密，針孔氣泡少。離子鍍和離子濺射鍍膜

35精品文檔 離子鍍膜加工有濺射沉積和離子鍍兩種。離子鍍膜附精品文檔離子鍍的可鍍材料廣泛，可在金屬或非金屬表面上鍍制金屬或非金屬材料，各種合金、化合物、某些合成材料、半導(dǎo)體材料、高熔點(diǎn)材料等。離子鍍已用于鍍制潤(rùn)滑膜、耐熱膜、耐蝕膜、耐磨膜、裝飾膜和電氣膜等。用離子鍍方法在切削工具表面鍍氮化鈦、碳化鈦等超硬層，可以提高刀具的耐用度。36精品文檔離子鍍的可鍍材料廣泛，可在金精品文檔電子束和離子束加工37精品文檔電子束和離子束加工1精品文檔38主要內(nèi)容電子束加工離子束加工精品文檔2主要內(nèi)容電子束加工精品文檔391、概述

電子束加工（ElectronBeamMachining簡(jiǎn)稱EBM）起源于德國(guó)。1948年德國(guó)科學(xué)家斯特格瓦發(fā)明了第一臺(tái)電子束加工設(shè)備。利用高能量密度的電子束對(duì)材料進(jìn)行工藝處理的一切方法統(tǒng)稱為電子束加工。電子束加工精品文檔31、概述電子束加工精品文檔40電子束加工應(yīng)用于：電子束焊接、打孔、表面處理、熔煉、鍍膜、物理氣相沉積、雕刻、銑切、切割以及電子束曝光等。世界上電子束加工技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家：德國(guó)、日本、美國(guó)、俄羅斯以及法國(guó)等。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前電子束加工技術(shù)已在核工業(yè)、航空宇航、精密制造等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用。精品文檔4電子束加工應(yīng)用于：電子束焊接、打孔、表面處理、熔煉精品文檔41

在真空條件下，利用電子槍中產(chǎn)生的電子經(jīng)加速、聚焦后能量密度為106～109w/cm2的極細(xì)束流高速?zèng)_擊到工件表面上極小的部位，并在幾分之一微秒時(shí)間內(nèi)，其能量大部分轉(zhuǎn)換為熱能，使工件被沖擊部位的材料達(dá)到幾千攝氏度，致使材料局部熔化或蒸發(fā)，來(lái)去除材料。

電子束加工原理2、加工原理精品文檔5在真空條件下，利用精品文檔42

（1）只使材料局部加熱就可進(jìn)行電子束熱處理；（2）使材料局部熔化就可以進(jìn)行電子束焊接；（3）提高電子束能量密度，使材料熔化和汽化，就可進(jìn)行打孔、切割等加工；（4）利用較低能量密度的電子束轟擊高分子材料時(shí)產(chǎn)生化學(xué)變化的原理，即可進(jìn)行電子束光刻加工。

控制電子束能量密度的大小和能量注入時(shí)間，就可以達(dá)到不同的加工目的。精品文檔6（1）只使材料局部加熱就可精品文檔43

電子束加工裝置主要由以下幾部分組成。（1）電子槍。獲得電子束的裝置。它包括：電子發(fā)射陰極—用鎢或鉭制成，在加熱狀態(tài)下發(fā)射電子?？刂茤艠O—既控制電子束的強(qiáng)弱，又有初步的聚焦作用。加速陽(yáng)極—通常接地，由于陰極為很高的負(fù)壓，所以能驅(qū)使電子加速。圖

電子束加工裝置示意圖1-工作臺(tái)系統(tǒng)；2-偏轉(zhuǎn)線圈；3-電磁透鏡；4-光闌；5-加速陽(yáng)極；6-發(fā)射電子的陰極；7-控制柵極；8-光學(xué)觀察系統(tǒng)；9-帶窗真空室門；10-工件3、加工裝置精品文檔7電子束加工裝置主要由以下幾精品文檔44

保證電子加工時(shí)所需要的真空度。一般電子束加工的的真空度維持在1.33×10-2~1.33×10-4Pa。

（3）控制系統(tǒng)和電源。

控制系統(tǒng)包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流強(qiáng)度控制以及工作臺(tái)位移控制。圖6-2電子束加工裝置示意圖1-工作臺(tái)系統(tǒng)；2-偏轉(zhuǎn)線圈；3-電磁透鏡；4-光闌；5-加速陽(yáng)極；6-發(fā)射電子的陰極；7-控制柵極；8-光學(xué)觀察系統(tǒng)；9-帶窗真空室門；10-工件（2）真空系統(tǒng)精品文檔8保證電子加工時(shí)所需要的真空精品文檔45束流聚焦控制：提高電子束的能量密度，它決定加工點(diǎn)的孔徑或縫寬。

聚焦方法：一是利用高壓靜電場(chǎng)是電子流聚焦成細(xì)束；另一種方法是利用“電磁透鏡”靠磁場(chǎng)聚焦。束流位置控制：改變電子的方向。工作臺(tái)位移控制：加工時(shí)控制工作臺(tái)的位置。電源：對(duì)電壓的穩(wěn)定性要求較高，常用穩(wěn)壓電源。精品文檔9束流聚焦控制：提高電子束的能量密度，它決定加工點(diǎn)的精品文檔46電子束能夠極其微細(xì)地聚焦(可達(dá)l～0.1μm)，故可進(jìn)行微細(xì)加工。加工材料的范圍廣。能加工各種力學(xué)性能的導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。加工效率很高。加工在真空中進(jìn)行，污染少，加工表面不易被氧化。電子束加工需要整套的專用設(shè)備和真空系統(tǒng)，價(jià)格較貴，故在生產(chǎn)中受到一定程度的限制。4、電子束加工的特點(diǎn)精品文檔10電子束能夠極其微細(xì)地聚焦(可達(dá)l～0.1μm)精品文檔471-淬火硬化；2-熔煉；3-焊接；4-打孔；5-鉆、切削；6-刻蝕；7-升華；8-塑料聚合；9-電子抗蝕劑；

10-塑料打孔

5、電子束加工的應(yīng)用精品文檔111-淬火硬化；5、電子束加工的應(yīng)用精品文檔48（1）電子束打孔

能加工各種孔，包括異形孔、斜孔、錐孔和彎孔。生產(chǎn)效率高。機(jī)翼吸附屏的孔、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)套上的冷卻孔，此類孔數(shù)量巨大（高達(dá)數(shù)百萬(wàn)），且孔徑微小，密度連續(xù)分布而孔徑也有變化，非常適合電子束打孔。加工材料范圍廣?？杉庸げ讳P鋼、耐熱鋼、寶石、陶瓷、玻璃、塑料和人造革等各種材料上的小孔、深孔。加工質(zhì)量好，無(wú)毛刺和再鑄層等缺陷。加工孔的最小直徑可達(dá)0.003mm，最大深徑比可達(dá)10。精品文檔12（1）電子束打孔能加工各種孔，包括異形孔、斜精品文檔49電子束加工的異形孔精品文檔13電子束加工的異形孔精品文檔50電子束加工彎曲的孔加工彎孔：利用電子束在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的原理，使電子束在工件內(nèi)偏轉(zhuǎn)方向?？刂齐娮铀俣群痛艌?chǎng)強(qiáng)度，就可控制曲率半徑，加工出彎曲的孔。精品文檔14電子束加工彎曲的孔加工彎孔：利用電子束在磁場(chǎng)中偏精品文檔51（2）電子束切割可對(duì)各種材料進(jìn)行切割，切口寬度僅有3～6μm。利用電子束再配合工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可加工所需要的曲面。電子束加工曲面精品文檔15（2）電子束切割可對(duì)各種材料進(jìn)行切割，切口寬度僅精品文檔52（3）電子束焊接特點(diǎn)：電子束焊接具有焊縫深寬比大；焊接速度快，焊縫深而窄，焊件變形?。徊挥煤笚l，接頭機(jī)械性能好；

可進(jìn)行異種金屬焊接；可在精加工后焊接等等。應(yīng)用：應(yīng)用范圍極為廣泛，尤其在焊接大型鋁合金零件中，具有極大的優(yōu)勢(shì)，并且可用于不同金屬之間的連接。如美國(guó)和日本采用電子束焊接工藝加工發(fā)電廠汽輪機(jī)的定子部件；美國(guó)還將電子束焊接工藝廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造中。精品文檔16（3）電子束焊接特點(diǎn)：電子束焊接具有焊縫深寬比大精品文檔53（4）電子束光刻利用低能量密度的電子束照射高分子材料時(shí)，將使材料分子鏈被切斷或重新組合，引起分子量的變化即產(chǎn)生潛象，再將其浸入適當(dāng)?shù)娜軇┲校捎诜肿恿康牟煌芙舛炔煌?，就?huì)將潛象顯影出來(lái)。將光刻與粒子束刻蝕或蒸鍍工藝結(jié)合，就可以在金屬掩?；虿牧媳砻嬷瞥鰣D形來(lái)。精品文檔17（4）電子束光刻利用低能量密度的電子束照射高分精品文檔54圖

電子束曝光加工過(guò)程A-電子束曝光；B-顯影；C-蒸鍍；D—離子刻蝕；E、F-去掉抗蝕劑，留下圖形1-電子束；2-電致抗蝕劑；3-基板；4-金屬蒸汽；5-離子束；6-金屬精品文檔18圖電子束曝光加工過(guò)程精品文檔55電子束刻蝕精品文檔19電子束刻蝕精品文檔56（5）電子束表面改性

特點(diǎn)：

A）快速加熱淬火，可得到超微細(xì)組織，提高材料的強(qiáng)韌性；

B）處理過(guò)程在真空中進(jìn)行，減少了氧化等影響，可以獲得純凈的表面強(qiáng)化層；

C）電子束功率參數(shù)可控，可以控制材料表面改性的位置、深度和性能指標(biāo)。精品文檔20（5）電子束表面改性特點(diǎn)：精品文檔57電子束表面改性技術(shù)分類應(yīng)用：表面淬火、表面熔凝、表面合金化、表面熔覆和制造表面非晶態(tài)層。經(jīng)表面改性的表層一般具有較高的硬度、強(qiáng)度以及優(yōu)良的耐腐蝕和耐磨性能。精品文檔21電子束表面改性技術(shù)分類應(yīng)用：表面淬火、表面熔凝、精品文檔581、加工原理 在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過(guò)加速、聚焦后投射到工件表面。由于離子帶正電荷，其質(zhì)量數(shù)比電子大數(shù)千倍甚至上萬(wàn)倍，它撞擊工件時(shí)具有很大撞擊動(dòng)能，通過(guò)微觀的機(jī)械撞擊作用從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加工。離子束加工

圖8-9離子束加工原理1—真空抽氣口2—燈絲3—惰性氣體注入口4—電磁線圈5—離子束流6—工件7—陰極8—引出電極9—陽(yáng)極10—電離室精品文檔221、加工原理離子束加工圖8-9離精品文檔59相同點(diǎn)：加工原理基本相同。不同點(diǎn)：離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千倍乃至數(shù)萬(wàn)倍，故在電場(chǎng)中加速較慢，但一旦加至較高速度，就比電子束具有更大的撞擊動(dòng)能。電子束加工是靠電能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行加工的。離子束加工是靠電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能進(jìn)行加工的。

2、與電子束加工的比較精品文檔23相同點(diǎn)：加工原理基本相同。2、與電子束加工的比較精品文檔602、離子束加工的分類

離子束加工的物理基礎(chǔ)是離子束射到材料表面時(shí)所發(fā)生的撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。分以下四類：

（1）離子刻蝕

采用能量為0.1～5keV、直徑為十分之幾納米的的氬離子轟擊工件表面時(shí)，此高能離子所傳遞的能量超過(guò)工件表面原子（或分子）間鍵合力時(shí)，材料表面的原子（或分子）被逐個(gè)濺射出來(lái)，以達(dá)到加工目的。這種加工本質(zhì)上屬于一種原子尺度的切削加工，通常又稱為離子銑削。精品文檔242、離子束加工的分類 精品文檔61

可用于加工空氣軸承的溝槽、打孔、加工極薄材料及超高精度非球面透鏡，還可用于刻蝕集成電路等的高精度圖形。精品文檔25可用于加工空氣軸承的溝槽、打孔、精品文檔62（2）離子濺射沉積

采用能量為0.1～5keV的氬離子轟擊某種材料制成的靶材，將靶材原子擊出并令其沉積到工件表面上并形成一層薄膜。實(shí)際上此法為一種鍍膜工藝。精品文檔26（2）離子濺射沉積 采用能量為0.1～5k精品文檔63（3）離子鍍膜

離子鍍膜一方面是把靶材射出的原子向工件表面沉積，另一方面還有高速中性粒子打擊工件表面以增強(qiáng)鍍層與基材之間的結(jié)合力（可達(dá)10～20MPa）。

該方法適應(yīng)性強(qiáng)、膜層均勻致密、韌性好、沉積速度快，目前已獲得廣泛應(yīng)用。精品文檔27（3）離子鍍膜 離子鍍膜一方面是把靶材射出精品文檔64（4）離子注入

用5～500keV能量的離子束，直接轟擊工件表面，由于離子能量相當(dāng)大，可使離子鉆進(jìn)被加工工件材料表面層，改變其表面層的化學(xué)成分，從而改變工件表面層的機(jī)械物理性能。該方法不受溫度及注入何種元素及粒量限制，可根據(jù)不同需求注入不同離子（如磷、氮、碳等）。注入表面元素的均勻性好，純度高，其注入的粒量及深度可控制，但設(shè)備費(fèi)用大、成本高、生產(chǎn)率較低。精品文檔28（4）離子注入 用5～500keV能量的精品文檔653、特點(diǎn)加工精度高。離子束加工是目前最精密、最微細(xì)的加工工藝。離子刻蝕可達(dá)納米級(jí)精度，離子鍍膜可控制在亞微米級(jí)精度，離子注入的深度和濃度亦可精確地控制。環(huán)境污染少。離子束加工在真空中進(jìn)行，特別適宜于對(duì)易氧化的金屬、合金和半導(dǎo)體材料進(jìn)行加工。加工質(zhì)量高。離子束加工是靠離子轟擊材料表面的原子來(lái)實(shí)現(xiàn)的，加工應(yīng)力和變形極小，適宜于對(duì)各種材料和低剛件零件進(jìn)行加工。