第8章電子束和離子束加工(教案)

1、單元（章節(jié)）備課筆記首頁(yè)教 師董金梁教研組機(jī)電教研室教學(xué)內(nèi)容第8章電子束和離子束加工總課時(shí)目 的 要 求1.電子束加工2.離子束加工重占八、電子束與離子束加，原理、特點(diǎn)及應(yīng)用難占八、電子束與離子束加，原理及應(yīng)用辛 * 早下內(nèi)容課時(shí)分配8.1電子束加工8.2離子束加工編寫(xiě)日期審批日期課時(shí)授課計(jì)劃授課日期班 另題目8.1電子束加工目 的 要 求掌握電子束加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用重占八、電子束加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用難占八、電子束加工的原理及應(yīng)用教 具多媒體課件、教學(xué)視頻、掛圖教學(xué)方法理論講授一注重引導(dǎo)板 書(shū) 設(shè) 計(jì)教 學(xué) 過(guò) 程一、電子束加工1 .加工原理2 .特點(diǎn)與應(yīng)用一、新課導(dǎo)入1 .加工原理電子

2、束加工是利用高速電子的沖擊動(dòng)能來(lái)加工工件的。在真空條件下，將具有很高速度和能量的電子束聚焦到被加工材料上，電子的動(dòng)能絕大部 分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽共牧暇植克矔r(shí)熔融、汽化蒸發(fā)而去除。控制電子束能量密度的大小和能量注入時(shí)間，就可以達(dá)到/、同的加工 目的。如只使材料局部加熱就可進(jìn)行電子束熱處理；使材料局部熔化就可 以進(jìn)行電子束焊接；提高電子束能量密度，使材料熔化和汽化，就可進(jìn)行 打孔、切割等加工；利用較低能量密度的電子束轟擊高分子材料時(shí)產(chǎn)生化 學(xué)變化的原理，即可進(jìn)行電子束光刻加工。2 .特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)：(1)電子束能夠極其微細(xì)地聚焦(可達(dá)l0.1 um),故可進(jìn)行微細(xì)加工。(2)加工材料的范圍廣。由于電子

3、束能量密度高，可使任何材料瞬時(shí)熔 化、汽化且機(jī)械力的作用極小，不易產(chǎn)生變形和應(yīng)力，故能加工各種力學(xué) 性能的導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。(3)加工在真空中進(jìn)行，污染少，加工表面不易被氧化。(4)電子束加工需要整套的專用設(shè)備和真空系統(tǒng)， 價(jià)格較貴，故在生產(chǎn) 中受到f程度的限制。由于上述特點(diǎn)，電子束加工常應(yīng)用于加工微細(xì)小孔、異型孔及特殊曲 面。電子束加工彎曲的型面原理為：電子束在磁場(chǎng)中受力，在工件內(nèi)部彎 曲，工件同時(shí)移動(dòng)，即可加工曲面I;隨后改變磁場(chǎng)極性，即可加工曲面 n；在工件實(shí)體部位內(nèi)加工，即可得到彎槽田；當(dāng)工件固定不動(dòng)，先后改 變磁場(chǎng)極性，二次加工，即可得到一個(gè)入口、兩個(gè)出口的穹孔IV。拉制電

4、子束速度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，即可控制曲率半徑。二、小結(jié)：主要講述電子束加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用三、作業(yè)：掌握電子束加工的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用。四、預(yù)習(xí)：7.2離子束加工課時(shí)授課計(jì)劃授課日期班 另1J題目8.2離子束加工目 的 要 求一、了解電子束加工基本設(shè)備及其組成部分； 二、了解電子束加工的應(yīng)用。重占八、一、電子束加工基本設(shè)備及其組成部分； 二、電子束加工的應(yīng)用。難占八、電子束加工基本設(shè)備及其組成部分教 具多媒體課件、教學(xué)視頻、掛圖教學(xué)方法理論講授一注重引導(dǎo)板 書(shū) 設(shè) 計(jì)教 學(xué) 過(guò)一、離子束加工1 .加工原理2 .離子束加，口分為四類。1）離子刻蝕2）離子濺射沉積3）離子鍍（又稱離子濺射輔助沉積）4）離子

5、注入3 .特點(diǎn)（1）目前特種加工中最精密、最微細(xì)的加工。（2）局真空中進(jìn)行，污染少（3）微觀作用，所以加工應(yīng)力和變形極小， 零件進(jìn)行加工。4 .主要應(yīng)用1）刻蝕加工2）鍍膜加工3）注入加工一、新課導(dǎo)入離子束加工1.加工原理適宜于對(duì)各種材料和低剛件程離子束加工也種新興的特種加工，它的加工原理匕電子束加工原 理基本類似，也是在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過(guò)加速、聚焦 后投射到工件表面的加工部位以實(shí)現(xiàn)加工的。所不同的是離子帶正電荷， 其質(zhì)量比電子大數(shù)千倍乃至數(shù)萬(wàn)倍，故在電場(chǎng)中力口速較慢，但一旦加至較 高速度，就比電子束具有更大的撞擊動(dòng)能。離子束加工是靠微觀機(jī)械撞擊 能量轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行的。離子束

6、加工的物理基礎(chǔ)是離子束射到材料表面時(shí)所發(fā)生的撞擊效應(yīng)、 濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。2.離子束加，口分為四類。1）離子刻蝕離子轟擊工件，將，件表面的原子逐個(gè)剝離，又稱離子銃削，其實(shí)質(zhì) 種原子尺度的切削加工。2）離子濺射沉積離子轟擊靶材，將靶材原子擊出，沉積在靶材附近的工件上，使工件 表面鍍層薄膜。3）離子鍍（又稱離子濺射輔助沉積）離子同時(shí)轟擊靶材和工件表面，目的是為了增強(qiáng)膜材與工件基材之間 的結(jié)合力。4）離子注入離子束直接轟出被加工材料，由于離子能量相當(dāng)大，離子就鉆入被加 工材料的表層。工件表面層含有注入離子后，就改變了化學(xué)成分，從而改 變了工件表面層的機(jī)械物理性能。3 .特點(diǎn)及應(yīng)用離子束加工有如下特點(diǎn)：（1）離子束加工是目前特種加工中最精密、最微細(xì)的加工。離子刻蝕 可達(dá)納米級(jí)精度，離子鍍膜可控制在亞微米級(jí)精度，離子注入的深度和濃 度亦可精確地控制。（2）離子束加工在高真空中進(jìn)行，污染少，特別適宜于對(duì)易氧化的金 屬、合金和半導(dǎo)體材料進(jìn)行加工。（3）離子束加工是靠離子轟擊材料表面的原子來(lái)實(shí)現(xiàn)的，種微觀 作用，所以加工應(yīng)力和變形極小，適宜于對(duì)各種材料和低剛件零件進(jìn)行加 工。4 .主要應(yīng)用在目前的工業(yè)生產(chǎn)中，離子束加工主要應(yīng)用于刻蝕加工（如加工空氣軸 承的溝