本公开一般地涉及电子束调节系统、电子束处理装置与系统。一种用于电子束处理金属工件的表面部分的系统包括配置为发射具有第一能量分布的电子束的电子束发射器，以及设置在所述电子束发射器和所述金属工件之间并对由所述电子束发射器发射的电子束起作用以将所述第一能量分布改变为第二能量分布的机构，其中，所述第二能量分布被限制于将所述金属工件的表面部分保持在与预先选择的金属相相对应的温度范围内的电子束能量范围。本公开的一个实施例解决的一个技术问题是如何可靠地从金属工件的表面区域移除金属间化合物。
【技术实现步骤摘要】
电子束调节系统、电子束处理装置与系统
所描述的实施例一般地涉及使用定向能量束的热处理。更具体而言，根据金属工 件的所期望的金属态调节电子束。
技术介绍
由于在机械加工操作期间所产生的热，各种类型的机械加工操作可导致存在于金 属工件中的杂质沿着该金属工件的表面形成金属间化合物。沿着金属工件的表面形成的金 属间化合物可能会阻止机械抛光操作实现所期望的表面光洁度。在对工件施加阳极化时， 沿着金属工件的表面所形成的金属间化合物的存在还可导致条纹标记变得可见。 因此，需要的是一种从金属工件的表面区域移除金属间化合物的可靠的方法。
技术实现思路
本文描述了涉及用于调节电子束的方法和系统的各种实施例。 公开了用于电子束处理金属工件的表面部分的系统。所述系统被配置为将金属保 持在预先选择的金属相中被处理。所述系统至少包括：（1)电子束发射器，其被配置为发射 具有第一能量分布的电子束；以及（2)设置在所述电子束发射器和所述金属工件之间的机 构，其对由所述电子束发射器发射的电子束起作用以根据预先选择的金属相将所述第一能 量分布改变为第二能量分布。 公开了用于调节电子束的方法。所描述的方法在电子束热处理操作期间将金属工 件保持在预先选择的金属相中。所述方法至少包括：（1)发射具有第一能量分布的电子束； 以及（2)将所述第一能量分布改变为第二能量分布。所述第二能量分布包括与预先选择的 金属相相对应的电子束能量范围。 公开了用于均质化铝基板的表面部分的电子束处理装置。所述电子束处理装置至 少包括：（1)电子束发射器，其被配置为发射电子束，所述电子束包括具有将铝基板的表面 部分从第一相改变为第二相的能量密度的中心部分；以及（2)设置在所述电子束发射器和 所述铝基板之间的电子束调节元件。所述电子束调节元件包括金属基板以及主动冷却装 置，所述金属基板限定孔缝，所述孔缝仅允许所述电子束的中心部分在电子束处理操作期 间接触所述铝基板，所述主动冷却装置与所述金属基板热接触。所述主动冷却装置被配置 为从所述金属基板移除热量。 本公开的一个实施例的一个目的在于提供一种从金属工件的表面区域移除金属 间化合物的可靠的方法。 根据一个实施例，提供一种用于电子束处理金属工件的表面部分的系统，包括：配 置为发射具有第一能量分布的电子束的电子束发射器；以及设置在所述电子束发射器和所 述金属工件之间并对由所述电子束发射器发射的电子束起作用以将所述第一能量分布改 变为第二能量分布的机构，其中，所述第二能量分布被限制于将所述金属工件的表面部分 保持在与预先选择的金属相相对应的温度范围内的电子束能量范围。 根据一个实施例，所述机构包括光闸系统，所述光闸系统包括被布置为吸收入射 电子束的所选择部分以及相关联的电子束能量的适应性的虹膜，所述适应性的虹膜限定允 许入射于其上的基本所有的电子束以无障碍的方式通过的孔缝。 根据一个实施例，由所述适应性的虹膜吸收的电子束的所述所选择部分对应于与 预先选择的金属相不一致的电子束能量。 根据一个实施例，所述机构包括掩模，所述掩模包括被配置为允许入射于其上的 基本所有的电子束以无障碍的方式通过的固定的孔缝。 根据一个实施例，所述固定的孔缝对应于所述第二能量分布。 根据一个实施例，所述系统是用于在金属加工操作之后处理所述金属工件的系 统，在所述金属加工操作中金属间化合物颗粒形成在所述金属工件中。 根据一个实施例，所述金属加工操作为摩擦搅拌焊。 根据一个实施例，所述机构是被主动冷却以移除由所述电子束传递到所述机构的 能量的机构。 根据一个实施例，所述工件耦接到在电子束处理操作期间被主动冷却的工件操纵 器。 根据一个实施例，所述机构为聚焦所述电子束以使得基本所有的电子束被改变为 具有所述第二能量分布的磁透镜。 根据一个实施例，提供一种调节用于处理金属工件的表面部分的电子束的系统， 包括：用于发射具有第一能量分布的电子束的电子束发射器；以及将所述第一能量分布改 变为第二能量分布的机构，其中，所述第二能量分布被限制于将所述金属工件的表面部分 保持在与预先选择的金属相相对应的温度范围内的电子束能量范围。 根据一个实施例，所述机构是用于改变入射到所述金属工件的电子束的直径的机 构。 根据一个实施例，所述系统进一步包括用于将主动冷却施加到工件和用于在电子 束处理操作期间改变能量分布的机构二者的主动冷却装置。 根据一个实施例，用于将所述第一能量分布改变为所述第二能量分布的机构包括 用于聚焦所述电子束的磁透镜。 根据一个实施例，由所述电子束引起的预先选择的金属相导致在所述金属工件的 经处理表面的20微米内的金属间化合物被分解。 根据一个实施例，提供一种用于均质化铝基板的表面部分的电子束处理装置，包 括：配置为发射电子束的电子束发射器以及设置在所述电子束发射器和所述铝基板之间的 电子束调节元件。所述电子束包括具有通过沉积导致所述表面部分的温度增加到与金属相 的改变相对应的相变温度或高于该相变温度的热量到铝基板的表面部分中而将所述表面 部分的金属相从第一金属相改变为第二金属相的能量密度的中心部分。所述电子束调节元 件包括：金属基板，该金属基板限定在电子束处理操作期间仅允许所述电子束的具有与沉 积到所述表面部分中的热量相对应的能量分布的中心部分接触所述铝基板的孔缝；以及与 所述金属基板热接触并配置为从所述金属基板移除热量的主动冷却装置。 根据一个实施例，所述电子束具有10J/cm2的最大能量密度。 根据一个实施例，所述电子束调节元件的所述金属基板是由具有相比与所述铝基 板相关联的熔点更高的熔点的金属制成的金属基板。 根据一个实施例，所述主动冷却装置包括多个冷却管道。 根据一个实施例，所述金属基板包括配置为根据所述铝基板正被作用的面积而改 变所述孔缝的尺寸的虹膜。 本公开的一个实施例的一个技术效果是能够从金属工件的表面区域可靠地移除 金属间化合物。 通过随后结合附图的详细描述，本技术的其他方面以及优点将会变得明晰， 所述附图通过举例的方式示出了所描述实施例的原理。 【附图说明】 通过参照随后的描述和所附附图可以更好地理解所描述的实施例。另外，通过参 照随后的描述和所附附图可以更好地理解所描述的实施例的优点，其中： 图1示出了配置为辐照工件的示例性电子束发射器； 图2A示出了沿着直线路径移动的电子束的足迹； 图2B示出了详述电子束的能量分布的曲线图； 图2C示出了在给定的温度范围内具有预先选择的金属相的金属的相图； 图2D示出了电子束中的电子的能量分布； 图3A示出了配置为阻止电子束的较低能量的外围部分撞击工件的掩模； 图3B示出了在电子束横过工件时图3A的掩模如何阻挡电子束的外围、低能量部 分的俯视图； 图4A示出了示例性的摩擦搅拌焊操作的透视图； 图4B示出了图4A的示例性摩擦搅拌焊操作的截面侧视图； 图5A-5C示出了正经受摩擦搅拌焊操作的示例性便携式计算设备外壳； 图6示出了表示特定精加工方法的框图，该方法适于将电子束辐照施加到经摩擦 搅拌焊的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电子束处理金属工件的表面部分的系统，其特征在于，所述系统包括：配置为发射具有第一能量分布的电子束的电子束发射器；以及设置在所述电子束发射器和所述金属工件之间并对由所述电子束发射器发射的电子束起作用以将所述第一能量分布改变为第二能量分布的机构，其中，所述第二能量分布被限制于将所述金属工件的表面部分保持在与预先选择的金属相相对应的温度范围内的电子束能量范围。
【技术特征摘要】
2013.06.26 US 13/928,2641. 一种用于电子束处理金属工件的表面部分的系统，其特征在于，所述系统包括： 配置为发射具有第一能量分布的电子束的电子束发射器；以及 设置在所述电子束发射器和所述金属工件之间并对由所述电子束发射器发射的电子 束起作用以将所述第一能量分布改变为第二能量分布的机构，其中，所述第二能量分布被 限制于将所述金属工件的表面部分保持在与预先选择的金属相相对应的温度范围内的电 子束能量范围。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机构包括光闸系统，所述光闸系统包 括被布置为吸收入射电子束的所选择部分以及相关联的电子束能量的适应性的虹膜，所述 适应性的虹膜限定允许入射于其上的基本所有的电子束以无障碍的方式通过的孔缝。3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，由所述适应性的虹膜吸收的电子束的所 述所选择部分对应于与预先选择的金属相不一致的电子束能量。4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机构包括掩模，所述掩模包括被配置 为允许入射于其上的基本所有的电子束以无障碍的方式通过的固定的孔缝。5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述固定的孔缝对应于所述第二能量分 布。6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统是用于在金属加工操作之后处 理所述金属工件的系统，在所述金属加工操作中金属间化合物颗粒形成在所述金属工件 中。7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述金属加工操作为摩擦搅拌焊。8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机构是被主动冷却以移除由所述电 子束传递到所述机构的能量的机构。9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述工件耦接到在电子束处理操作期间 被主动冷却的工件操纵器。10. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机构为聚焦所述电子束以使得基本 所有的电子束被改变为具有所述第二能量分布的磁透镜。11. 一种调节用于处理金属工件的表面部分的电子束的系统，其特征在于，所述系统包 括： 用于发射具有第一能量分布的电子束的电子束发射器；以及 将所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·兰开斯特拉罗克，C·钱，植村贤介，P·哈雷罗，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：新型
国别省市：美国;US
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