本学位论文主要以纯Al材料为实验基础，研究强流脉冲电子束材料表面改性过程的机制和二维温度场的数值模拟。首先，我们采用瞬态的热-力学方程对强流脉冲电子束表面改性的动态过程给予了合理的物理描述，包括快速变化的温度场、随温度场耦合变化的热弹性应力波、准静态热应力等。建立了样品的二维温度场和弹性范围内的热应力场的数学物理模型，利用显式有限中心差分法求解温度场及热应力场，并对其温度场进行数值模拟，经过反复模拟，得到了不同时刻的温度场随着材料表层的径向和轴向变化的相关分布。 在温度场数值模拟计算中，提出圆柱形样品的内热源处理方法，首先通过实测数据拟合了脉冲半高宽为0.8μs、电子束能量密度为3～4.5J/cm2、加速电压为28KV的脉冲加速电压和脉冲电子束功率的函数，并考虑了伴随相变的热传导系数及比热容等物理参数随温度的变化。在材料熔化过程中，采用温度补偿法处理潜热的吸收和释放。使用显式差分法模拟温度场，需要满足一定的稳定性条件。根据温度场的模拟结果，给出了最先熔化时刻0.58μs、熔化深度大约为1.9μm等有关参数，揭示了电子束作用范围及材料径向和轴向的传热的变化情况。 我们还给出了电子束轰击样品的实验结果，熔化层厚度为1.4μm左右，可以知道，数值模拟结果与试验结果基本吻合。实验结果和数值模拟结果相结合，解释了材料表层径向温度的分布特点。 假定材料没有熔化，即在作用时间内，材料只发生弹性变形不涉及熔化后的塑性变形，根据简化的热应力场数学物理模型，我们研究了在弹性限度内热应力波的色散关系，从而了解热应力波的传播情况及对材料的影响。