第六章電子束與離子束加工

第六章電子束與離子束加工第1頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電子束加工一、電子束加工原理和特點1、原理經(jīng)電磁透鏡聚焦的高能電子束流在真空條件下直接轟擊工件表面，使加工區(qū)域材料熔化和氣化從而實現(xiàn)加工第2頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2、特點1）電子束加工屬于精細加工；2）加工范圍廣，加工質(zhì)量好；3）生產(chǎn)率高；4）加工過程易于實現(xiàn)自動化；5）適合加工易氧化金屬和合金材料及純度要求高的材料；6）需專用設備和真空系統(tǒng)，價格昂貴。第3頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電子束加工裝置組成：電子槍陰極、控制柵極、加速陽極、光柵、電源真空系統(tǒng)控制系統(tǒng)電磁透鏡、偏轉(zhuǎn)線圈、工作臺控制電源第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月電子束運動軌跡第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月電子束在電磁透鏡中受力第6頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電子束加工應用第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電子束加工應用1、窄縫加工第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電子束加工應用2、曲面加工第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電子束加工應用3、刻蝕第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電子束加工應用4、焊接第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電子束加工應用5、電子束熔煉

電子束熔煉法發(fā)明于1907年﹐但直到50年代才用于熔煉難熔金屬﹐后來又用于熔煉活潑金屬(如Ti錠)和高級合金鋼電子束加熱可使材料在真空中維持熔化狀態(tài)并保持很長時間﹐實現(xiàn)材料的去氣和雜質(zhì)的選擇性蒸發(fā)﹐可用來制備高純材料。電子束加熱是電能轉(zhuǎn)為熱能的有效方式之一﹐大約有50％功率用于熔化和維持液化。80年代已生產(chǎn)出600千瓦級的電子槍。如需更大功率﹐可用幾支電子槍同時工作。利用電子束加熱可鑄造100噸的坯料第12頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三、電子束加工應用7、電子束曝光是一種利用電子束輻射效應的加工方法電子束光刻應用主要包括四個方面:電子束掃描曝光；電子束直寫；電子束圖形發(fā)生器制作中間掩模版；電子束縮小投影曝光電子束光刻技術(shù)的發(fā)展歷程如下:1968年，日本電子公司研制成功第一臺掃描電子束光刻機；1975年，美國貝爾公司開發(fā)出光柵掃描式電子光刻機；1978年日本電子公司研制出可變矩形束電子束光刻機；1979年，美國IBM公司首次進行了電子束縮小投影曝光實驗；1995年，日本NTT公司采用電子束曝光技術(shù)首先研制出1GDRAM第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)離子束加工一、離子束加工原理、分類及特點（一）、原理在真空下，離子源產(chǎn)生的粒子束經(jīng)過加速聚焦，使之打到工件表面離子：帶正電荷、質(zhì)量大機械撞擊能第14頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、離子束加工分類按利用的物理效能和達到的目的分：離子刻蝕離子濺射沉積離子鍍離子注入第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月1、離子刻蝕用氬離子加速轟擊攻堅，將工件原子逐個剝離，實現(xiàn)加工第16頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2、離子濺射沉積用離子轟擊靶材，是靶材原子被擊出，沉積并鍍覆在工件表面上第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3、離子鍍離子在轟擊靶材的同時還轟擊攻堅，是鍍膜更加牢固第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4、離子注入用高能量粒子直接擊入工件表面，令工件表面改性第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）、離子束加工特點1、最精密、最細微的加工方法-納米級0.001m；2、適合加工易氧化金屬和合金材料及純度要求高的材料；3、加工應力、熱變形小，加工質(zhì)量高，適合加工各種材料和低剛度零件加工；4、加工設備貴，成本高，加工效率低。第20頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月二、離子束加工裝置與離子束加工裝置類似：離子源、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源不同：離子源系統(tǒng)第21頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月考夫曼型離子源第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月雙等離子體型離子源第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月三、離子束加工的應用1.蝕刻加工2.離子束鍍膜加工第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月1.蝕刻加工加工陀螺儀空氣軸承和動壓馬達上的溝槽，分辨率高，精度、重復一致性好；蝕刻高精度圖形，如集成電路、光電器件和光集成器件等征電子學構(gòu)件；太陽能電池表面具有非反射紋理表面；應用于減薄材料，制作穿透式電子顯微鏡試片。第25頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.離子束鍍膜加工分濺射沉積和離子鍍兩種形式?？慑儾牧戏秶鷱V泛，不論金屬、非金屬表面上均可鍍制金屬或非金屬薄膜，各種合金、化合物、或某些合成材料、半導體材料、高熔點材料亦均可鍍覆；用于鍍制潤滑膜、耐熱膜、耐磨膜、裝飾膜和電氣膜等。離子束裝飾膜。離子束鍍膜代替鍍鉻硬膜，可減少鍍鉻公害。提高刀具的壽命。

第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.離子注入向工件表面注入任何離子硼、磷注入半導體，改變導電形式離子注入金屬表面改善性能：提高抗蝕、抗疲勞、潤滑、耐磨性能新合金，如W-Cu耐磨性：N、B、Mo注入低碳鋼制造光波導：石英玻璃中注入離子第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.離子注入改善磁泡材料性能、制造超