第六章電子束和離子束加工..ppt

1、第6章 電子束和離子束加工,6.1 電子束加工,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(chēng)為電子束加工。,2、電子束加工原理,電子束加工原理,3、加工裝置,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。,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(mén)；10-工件,（2）真空系統(tǒng),（3）控制系統(tǒng)和電源,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。,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

2、源：對(duì)電壓的穩(wěn)定性要求較高，常用穩(wěn)壓電源。,4、電子束加工的特點(diǎn),電子束能夠極其微細(xì)地聚焦(可達(dá)l0.1 m)，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(zhuān)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。,5、電子束加工的應(yīng)用,1-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,電子束加工的異形孔,（1）電子束打孔,電子束加工彎曲的孔,（2）電子束切割,可對(duì)各種材料進(jìn)行

3、切割，切口寬度僅有36m。 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,（3）電子束焊接,（4）電子束光刻,圖6-7 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,電子束刻蝕,（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)。,電子束表面改性技術(shù)分類(lèi),6.2 離子束加工,

4、1、加工原理,圖6-9 考夫曼型離子源 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,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。,3、離子束加工的分類(lèi),（1）離子刻蝕,（2）離子濺射沉積,（3）離子鍍膜,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。,（4）離子注入,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。,5、離子束加工的應(yīng)用,目前，離子束加工主要