电子束离子束加工精选PPT.ppt
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1、电子束离子束加工电子束离子束加工第1页,此课件共20页哦1.1 电子束加工电子束加工1.加工原理加工原理电电子子束束加加工工是是利利用用高高速速电电子子的的冲冲击击动动能能来来加加工工工工件件的的,如如图图1所所示示。在在真真空空条条件件下下,将将具具有有很很高高速速度度和和能能量量的的电电子子束束聚聚焦焦到到被被加加工工材材料料上上,电电子子的的动动能能绝绝大大部部分分转转变变为为热热能能,使使材材料料局局部部瞬瞬时时熔熔融融、汽汽化化蒸蒸发发而而去除。去除。第2页,此课件共20页哦图图1 电子束加工原理电子束加工原理第3页,此课件共20页哦控控制制电电子子束束能能量量密密度度的的大大小小和
2、和能能量量注注入入时时间间,就就可可以以达达到到不不同同的的加加工工目目的的。如如只只使使材材料料局局部部加加热热就就可可进进行行电电子子束束热热处处理理;使使材材料料局局部部熔熔化化就就可可以以进进行行电电子子束束焊焊接接;提提高高电电子子束束能能量量密密度度,使使材材料料熔熔化化和和汽汽化化,就就可可进进行行打打孔孔、切切割割等等加加工工;利利用用较较低低能能量量密密度度的的电电子子束束轰轰击击高高分分子子材材料料时时产产生生化化学学变变化化的的原原理理,即即可可进进行电子束光刻加工。行电子束光刻加工。2特点与应用特点与应用电子束加工的特点如下:电子束加工的特点如下:(1)电电子子束束能能
3、够够极极其其微微细细地地聚聚焦焦(可可达达l0.1 m),故可进行微细加工。故可进行微细加工。第4页,此课件共20页哦 (2)加加工工材材料料的的范范围围广广。由由于于电电子子束束能能量量密密度度高高,可可使使任任何何材材料料瞬瞬时时熔熔化化、汽汽化化且且机机械械力力的的作作用用极极小小,不不易易产产生生变变形形和和应应力力,故故能能加加工工各各种种力力学学性性能能的的导导体体、半半导导体体和和非非导导体体材料。材料。(3)可可通通过过磁磁场场或或电电场场对对电电子子束束的的强强度度、位位置置、聚聚焦焦等等进行控制,所以整个加工过程便于实现自动化。进行控制,所以整个加工过程便于实现自动化。(4
4、)电子束的能量密度高,加工效率很高。电子束的能量密度高,加工效率很高。(5)加工在真空中进行,污染少,加工表面不易被氧化。加工在真空中进行,污染少,加工表面不易被氧化。(6)电电子子束束加加工工需需要要整整套套的的专专用用设设备备和和真真空空系系统统,价价格格较贵,故在生产中受到一定程度的限制。较贵,故在生产中受到一定程度的限制。第5页,此课件共20页哦3电子束加工的应用电子束加工的应用1)高速打孔)高速打孔 目前电子束打孔的最小直径可达目前电子束打孔的最小直径可达0.003mm左右。左右。例如例如喷喷气气发动发动机套上的冷却孔,机翼的吸附屏的孔。机套上的冷却孔,机翼的吸附屏的孔。在人造革、塑
5、料上用在人造革、塑料上用电电子束打大量微孔,可使其具有子束打大量微孔,可使其具有如真皮革那如真皮革那样样的透气性。的透气性。电电子束打孔子束打孔还还能加工小深孔,能加工小深孔,如在叶片上打深度如在叶片上打深度5mm、直径、直径0.4mm的孔,孔的深的孔,孔的深径比大于径比大于10:1。第6页,此课件共20页哦图图2 电子束加工的异形孔电子束加工的异形孔2)加工型孔及特殊表面)加工型孔及特殊表面 第7页,此课件共20页哦图图3 电子束加工曲面、穿孔电子束加工曲面、穿孔第8页,此课件共20页哦3)刻蚀)刻蚀 在微电子器件生产中,为了制造多层固体组件,在微电子器件生产中,为了制造多层固体组件,可利用
6、电子束对陶瓷或半导体材料刻出许多微细沟槽可利用电子束对陶瓷或半导体材料刻出许多微细沟槽和孔。如在硅片上刻出宽和孔。如在硅片上刻出宽2.5m,深,深0.25m的的细细槽,槽,在混合在混合电电路路电电阻的金属阻的金属镀层镀层上刻出上刻出40m宽宽的的线线条。条。电电子束刻子束刻蚀还蚀还可用于刻板,在可用于刻板,在铜铜制印刷制印刷滚滚筒上按色筒上按色调调深深浅刻出浅刻出许许多大小与深浅不一多大小与深浅不一样样的沟槽或凹坑,其直径的沟槽或凹坑,其直径为为70120m,深度,深度为为540m,小坑代表浅色,大,小坑代表浅色,大坑代表深色。坑代表深色。第9页,此课件共20页哦4)焊接)焊接 电子束焊接是利
7、用电子束作为热源的一种焊接工电子束焊接是利用电子束作为热源的一种焊接工艺。当高能量密度的电子束轰击焊件表面时,使焊件艺。当高能量密度的电子束轰击焊件表面时,使焊件接头处的金属熔融,在电子束连续不断地轰击下,形接头处的金属熔融,在电子束连续不断地轰击下,形成一个被熔融金属环绕着的毛细管状的熔池,如果焊成一个被熔融金属环绕着的毛细管状的熔池,如果焊件按一定速度沿着焊件接缝与电子束作相对移动,则件按一定速度沿着焊件接缝与电子束作相对移动,则接缝上的熔池由于电子束的离开而重新凝固,使焊件接缝上的熔池由于电子束的离开而重新凝固,使焊件的整个接缝形成一条焊缝。的整个接缝形成一条焊缝。由于电子束的能量密度高
8、,焊接速度快,所以电由于电子束的能量密度高,焊接速度快,所以电子束焊接的焊缝深而窄,焊件热影响区小,变形小。子束焊接的焊缝深而窄,焊件热影响区小,变形小。第10页,此课件共20页哦5)热处理)热处理 电子束热处理也是把电子束作为热源,但适当控电子束热处理也是把电子束作为热源,但适当控制电子束的功率密度,使金属表面加热而不熔化,达制电子束的功率密度,使金属表面加热而不熔化,达到热处理的目的。电子束热处理的加热速度和冷却速到热处理的目的。电子束热处理的加热速度和冷却速度都很高,在相变过程中,奥氏体化时间很短,只有度都很高,在相变过程中,奥氏体化时间很短,只有几分之一秒乃至千分之一秒,奥氏体晶粒来不
9、及长大,几分之一秒乃至千分之一秒,奥氏体晶粒来不及长大,从而能获得一种超细晶粒组织,可使工件获得用常规从而能获得一种超细晶粒组织,可使工件获得用常规热处理不能达到的硬度,硬化深度可达热处理不能达到的硬度,硬化深度可达0.30.8mm。第11页,此课件共20页哦1.2 离子束加工离子束加工1加工原理加工原理离离子子束束加加工工也也是是一一种种新新兴兴的的特特种种加加工工,它它的的加加工工原原理理与与电电子子束束加加工工原原理理基基本本类类似似,也也是是在在真真空空条条件件下下,将将离离子子源源产产生生的的离离子子束束经经过过加加速速、聚聚焦焦后后投投射射到到工工件件表表面面的的加加工工部部位位以
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