利用强流脉冲电子束进行材料表面改性处理是最近几年迅速发展起来的一门崭新技术。本文在对“Nadezhda-2”型强流脉冲电子束装置进行原理剖析及工艺测试的基础上，以纯A1材为基础实验材料，通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、显微硬度等测试方法研究不同参数的电子束轰击处理对试样显微组织结构和力学性能的影响规律，进而获得强流脉冲电子束表面改性的物理机制。通过深入分析载能电子与固体表面的相互作用过程，针对强流脉冲电子束具体加工过程建立合理的物理描述模型，利用数值计算方法模拟试样中动态温度场及应力场分布。选用工业常用金属材料不锈钢1Cr18Ni9Ti和轴承钢GCr15进行强流脉冲电子束改性处理，并结合离子注入工艺探讨电子束辅助轰击处理对注入离子深度及浓度分布的影响。 研究结果表明，以阳极火花源等离子体、石墨阴极爆炸电子发射及磁场约束等离子输运过程等物理机制为基础的强流脉冲电子束源（电子炮）可以产生大面积（φ60mm）、高能量（～40keV）、强束流（10kA）、脉冲式（3～6μs）的电子束。通过阴极加速电压、脉冲持续时间、工件加工距离等工艺参数的合理选择，可对加工电子束的能量特性进行调整。 在纯A1强流脉冲电子束轰击实验中发现：高能量的入射束（28keV，4.5μs）可使A1试样表层产生熔化，并出现熔孔及环形山等特征表面形貌，而且处理区域中心位置的作用程度超过边缘部分。进一步的透射电镜分析表明，改性层内有大量的点缺陷形成，并发生集聚，位错及晶界位置成为巨大的空位阱。晶内的点缺陷导致电化学优先腐蚀，腐蚀孔壁为｛220｝面。熔化层深度约1μm左右，重熔层与基体之间有明显界限，没有共格取向关系。重熔层下有层错区和嵌块结构等显微结构出现。距离表面0.5mm深观察到了波纹线衬度，是塑性波存在的直接证据。处理试样的显微硬度沿深度方向呈曲线分布，单次轰击试样的表面和约40μm深处出现硬度峰，多脉冲处理使试样内部的硬度分布形式十分复杂，而且影响深度明显增加，达到几百微米以上。 根据电子与固体的能量作用模型及强流脉冲电子束的实际处理形式，分别采用交替隐式有限差分和有限元间接热应力分析法模拟加工过程中的温度和应力场分布，计算过程中分别考虑了变物性及熔化潜热的影响。模拟结果表明，上述参数的强流脉冲电子束表面轰击可以在纯A1表层约10个微米的深度范围内形成的快速（10~8K/S）加热冷却过程，而剧烈的温度变化及不均匀的分布形式将在超过30微米以上的近表层中引发应力作用，应力峰值高达10~7Pa。 仰 片 强流脉冲屯了人的表面重熔处理，可以捉高小插钢ICr18NigTi 表面显微硬度，同时显著改善其耐腐蚀性能。采川合适的入射火能量，可以在不影响轴承钢 GCrl试样表面形貌的前提卜，实现材料的快速淬火处理，达到表面强化的目的。强流脉冲电于来辅助轰击可以使离于注入元索的扩散深度增加到微米量级，同时浓度分布也趋于均匀化，即形成电于辐射增强扩散效应。