為了提高材料的表面性能和延長材料的使役時間，人們采用各種表面改性方法。傳統(tǒng)的表面改性方法如滲氮，滲碳等通常比較費時和耗能，有時候也不能滿足應用需求。近幾十年來，使用高能束對金屬材料進行表面改性，取得了傳統(tǒng)方法所難以獲得的結(jié)果，受到了日益廣泛的關(guān)注。

電子束作為一種重要的高能束而受到重視。雖然連續(xù)型電子束早已獲得廣泛應用，但在那種連續(xù)工作方式下，會在加熱區(qū)域周邊形成熱量積蓄，產(chǎn)生的蒸汽會使入射電子束發(fā)生散射，致使電子束能量密度降低，并使加工變質(zhì)層增大。后來出現(xiàn)的脈沖型電子束表面改性技術(shù)，顯示出一些突出優(yōu)點：一、電子束只對表面局部區(qū)域進行處理，不必對整個工件進行加熱，輸入總能量少，工件產(chǎn)生的變形量小，所以適合于零件的精密加工，可大大減少精加工的研磨留量。二、處理局部能量密度高，但處理時間很短，電熱轉(zhuǎn)換效率高達90%以上，耗費的能量很少。三、加工處理在真空室中進行，有害氣體產(chǎn)生的影響小，可以獲得非常潔凈的表面處理層。處理過程中不需要水，鹽等媒質(zhì)，所以不會污染所處理的零件和操作環(huán)境。

近二十年來，隨著電子束設備的進步，又出現(xiàn)了強流脈沖電子束技術(shù)（加速電壓可達1Mev，功率密度可達109w/cm2）。強流脈沖電子束能在微秒級的極短的時間內(nèi)加熱材料表層，在材料表層產(chǎn)生動態(tài)溫度場，樣品表面層被瞬時加熱到高溫，靠金屬基體的良好導熱性實現(xiàn)表面熔層的快速冷卻并實現(xiàn)定向凝固。另外，脈沖電子束在處理樣品時還會產(chǎn)生沖擊波及沖擊振動效應。適當?shù)奶幚砉に嚳墒垢男詫雍穸雀哌_數(shù)百微米。強流脈沖電子束表面處理技術(shù)能得到很高的冷速而完成快速凝固，凝固前沿的推進速度最高可以達到10m/s，冷卻速度最高可以達到1010K/s。這種快速的冷卻和凝固過程能使樣品表層的亞穩(wěn)相得以保留至室溫，同時抑制晶粒長大，使晶粒細化至亞微米甚至納米尺寸，并可在材料表層獲得亞穩(wěn)相—非晶、納米晶，過飽和固溶體，同時改善合金中主要組元、雜質(zhì)、缺陷及第二相的分布，從而提高材料表層的物理化學性能以及強度性能。比如，對碳鋼進行表面強流脈沖電子束處理，結(jié)果使材料表層內(nèi)原來的第二相被部分或完全熔解，形成了過飽和的固溶體以及殘余的納米級第二相顆粒，這些微結(jié)構(gòu)的變化提高了材料表層的強度和電化學性能。又如，采用強流脈沖電子束對1Cr18Ni9Ti和GCr15進行表面處理，所獲得的表面改性層的抗腐蝕、硬度、抗磨損性能均有明顯提高。另據(jù)報道，采用脈沖電子束直接淬火和電子束表面合金化等方法進行表面改性后的模具鋼表層硬度、耐磨性，特別是抗微動磨損性能大幅度提高。這些工作表明，強流脈沖電子束在材料表面改性方面具有很高的科研價值和廣闊的應用前景。(一員)