随着工业的发展，对于材料表面性能的要求越来越高。表面合金化可以有效提高金属材料表面的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温氧化性以及表面强度。近年来，将激光束和电子束等高能束设备应用于材料表面合金化研究，取得了不错的效果，比传统工艺能更有效地改善材料的表面性能。利用高能束对材料进行表面合金化具有以下优点：能够快速进行表面合金化；合金化层的厚度可以控制；能够自淬火；可以进行局部表面合金化；绿色环保。因此，高能束表面合金化技术具有很高的研究和应用价值。
高能束主要有激光束、电子束以及离子束。由于离子束改性层深太浅，目前主要对激光束和电子束的表面合金化开展研究。
一、激光束表面合金化。
激光束表面合金化是将高能量的激光束照射在表层材料上，使其快速熔化，并使预涂覆在基体表面上的合金元素与基体表层相互扩散，形成一定的重熔合金化层和热影响区，从而提高表面性能。据报道，用激光束对 40Cr 钢的注塑机螺杆进行表面合金化，螺杆的实用寿命提高了 2 倍。在 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢基体上预涂覆 Mn 和 Al2O3混合粉末，利用激光束对其进行表面合金化，硬度和耐磨性都得到了显著提高。在AISI 316 不锈钢基体上预涂覆 WC 粉末，利用大功率激光对其进行表面合金化，明显提高了抗蚀性。在合金钢(0.21C，1.46Cr，3.52Ni，0.80W) 上预涂覆Co 粉末，用激光束使其合金化，使该合金钢在高温下的力学性能得到了提高。在 Al 基体上预涂覆 WC + Co + NiCr粉末，使用 5 kW 连续式激光对其进行表面合金化，使得材料的表面耐磨性能显著提高。
激光束表面合金化目前还未在工业生产中大规模使用，这主要是由于照射材料表面时，存在反射现象，激光束能量利用率不高。
二、电子束表面合金化。
电子束表面合金化是使电子束源发射的入射电子与材料表面强烈碰撞，使其迅速熔化；入射电子具有很高的动能，将表层合金元素压入熔融状态的基体表层中，并通过电子的不断轰击，形成搅拌作用，使合金化均匀；当电子束离开之后，表层又马上凝固，“自淬火”而得到晶粒细小的合金化表层。据报道，在 316L不锈钢基体上预涂覆一层Ti 粉末，然后利用强流脉冲电子束照射进行表面合金化，耐腐蚀性得到了显著提高。在纯镁上利用强流脉冲电子束进行与Al的表面合金化，可使其耐腐蚀性显著提高。在镁合金 AZ31 和 AZ91HP上进行与Cr、TiN的表面合金化，使其耐磨性能得到提高。在 H13 钢上利用电子束进行表面铝合金化，其抗高温氧化性能显著提高。使用电子束在低碳钢表面进行表面合金化，在表面复合层中原位合成了碳化铬，表层显微硬度是母材的 2 倍，从而提高了表面耐磨性能。
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