第8章电子束和离子束加工(教案)

1、单元（章节）备课笔记首页教 师董金梁教研组机电教研室教学内容第8章电子束和离子束加工总课时目 的 要 求1.电子束加工2.离子束加工重占八、电子束与离子束加，原理、特点及应用难占八、电子束与离子束加，原理及应用辛 * 早下内容课时分配8.1电子束加工8.2离子束加工编写日期审批日期课时授课计划授课日期班 另题目8.1电子束加工目 的 要 求掌握电子束加工的原理、特点及应用重占八、电子束加工的原理、特点及应用难占八、电子束加工的原理及应用教 具多媒体课件、教学视频、挂图教学方法理论讲授一注重引导板 书 设 计教 学 过 程一、电子束加工1 .加工原理2 .特点与应用一、新课导入1 .加工原理电子

2、束加工是利用高速电子的冲击动能来加工工件的。在真空条件下，将具有很高速度和能量的电子束聚焦到被加工材料上，电子的动能绝大部 分转变为热能，使材料局部瞬时熔融、汽化蒸发而去除。控制电子束能量密度的大小和能量注入时间，就可以达到/、同的加工 目的。如只使材料局部加热就可进行电子束热处理；使材料局部熔化就可 以进行电子束焊接；提高电子束能量密度，使材料熔化和汽化，就可进行 打孔、切割等加工；利用较低能量密度的电子束轰击高分子材料时产生化 学变化的原理，即可进行电子束光刻加工。2 .特点与应用特点：(1)电子束能够极其微细地聚焦(可达l0.1 um),故可进行微细加工。(2)加工材料的范围广。由于电子

3、束能量密度高，可使任何材料瞬时熔 化、汽化且机械力的作用极小，不易产生变形和应力，故能加工各种力学 性能的导体、半导体和非导体材料。(3)加工在真空中进行，污染少，加工表面不易被氧化。(4)电子束加工需要整套的专用设备和真空系统， 价格较贵，故在生产 中受到f程度的限制。由于上述特点，电子束加工常应用于加工微细小孔、异型孔及特殊曲 面。电子束加工弯曲的型面原理为：电子束在磁场中受力，在工件内部弯 曲，工件同时移动，即可加工曲面I;随后改变磁场极性，即可加工曲面 n；在工件实体部位内加工，即可得到弯槽田；当工件固定不动，先后改 变磁场极性，二次加工，即可得到一个入口、两个出口的穹孔IV。拉制电

4、子束速度和磁场强度，即可控制曲率半径。二、小结：主要讲述电子束加工的原理、特点及应用三、作业：掌握电子束加工的原理、特点及应用。四、预习：7.2离子束加工课时授课计划授课日期班 另1J题目8.2离子束加工目 的 要 求一、了解电子束加工基本设备及其组成部分； 二、了解电子束加工的应用。重占八、一、电子束加工基本设备及其组成部分； 二、电子束加工的应用。难占八、电子束加工基本设备及其组成部分教 具多媒体课件、教学视频、挂图教学方法理论讲授一注重引导板 书 设 计教 学 过一、离子束加工1 .加工原理2 .离子束加，口分为四类。1）离子刻蚀2）离子溅射沉积3）离子镀（又称离子溅射辅助沉积）4）离子

5、注入3 .特点（1）目前特种加工中最精密、最微细的加工。（2）局真空中进行，污染少（3）微观作用，所以加工应力和变形极小， 零件进行加工。4 .主要应用1）刻蚀加工2）镀膜加工3）注入加工一、新课导入离子束加工1.加工原理适宜于对各种材料和低刚件程离子束加工也种新兴的特种加工，它的加工原理匕电子束加工原 理基本类似，也是在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速、聚焦 后投射到工件表面的加工部位以实现加工的。所不同的是离子带正电荷， 其质量比电子大数千倍乃至数万倍，故在电场中力口速较慢，但一旦加至较 高速度，就比电子束具有更大的撞击动能。离子束加工是靠微观机械撞击 能量转化为热能进行的。离子束

6、加工的物理基础是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、 溅射效应和注入效应。2.离子束加，口分为四类。1）离子刻蚀离子轰击工件，将，件表面的原子逐个剥离，又称离子铳削，其实质 种原子尺度的切削加工。2）离子溅射沉积离子轰击靶材，将靶材原子击出，沉积在靶材附近的工件上，使工件 表面镀层薄膜。3）离子镀（又称离子溅射辅助沉积）离子同时轰击靶材和工件表面，目的是为了增强膜材与工件基材之间 的结合力。4）离子注入离子束直接轰出被加工材料，由于离子能量相当大，离子就钻入被加 工材料的表层。工件表面层含有注入离子后，就改变了化学成分，从而改 变了工件表面层的机械物理性能。3 .特点及应用离子束加工有如下特点：（1）离子束加工是目前特种加工中最精密、最微细的加工。离子刻蚀 可达纳米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓 度亦可精确地控制。（2）离子束加工在高真空中进行，污染少，特别适宜于对易氧化的金 属、合金和半导体材料进行加工。（3）离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，种微观 作用，所以加工应力和变形极小，适宜于对各种材料和低刚件零件进行加 工。4 .主要应用在目前的工业生产中，离子束加工主要应用于刻蚀加工（如加工空气轴 承的沟