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本文采用强流脉冲电子束（HCPEB）辐照工艺分别对球磨预置Pb涂层和Zr涂层的纯铝材料进行了表面辐照处理,其中Pb/Al体系的球磨预置涂层时间分别为1 h、2 h、3 h,辐照次数为10次、20次和30次,Zr/Al体系的球磨预置涂层时间为1 h,辐照次数为10次、20次、30次和40次。通过采用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、场发射扫面电镜（SEM）、3D激光共聚焦（3D LSM）等对HCPEB改性处理前后样品表层微观结构进行表征,同时采用显微硬度计对纯铝和球磨预置涂层原始样以及不同HCPEB辐照次数处理后样品的表面显微硬度进行测试,并采用摩擦磨损试验机对Pb/Al体系样品表面的耐磨损性能进行详细分析,最后联合表面形貌表征的结果对合金层的性能变化机制进行了进一步的研究。此外,还利用电化学工作站对辐照前后Zr/Al体系样品的耐腐蚀性进行测试和分析,并深入总结合金层的腐蚀机理。对于Al-Pb体系,表面粗糙度和表面SEM分析结果表明,HCPEB辐照球磨不同时间（1 h、2 h、3 h）的样品表面形成了典型的熔坑形貌,并随着辐照次数的增加,熔坑尺寸减小甚至消失,Pb元素的分布趋于均匀化、合理化,具体表现为合金层中的富铅颗粒的逐步细化,此外材料的表面粗糙度都存在不同程度的下降。增加球磨预置涂层时间会影响Pb合金化后合金的表面质量,随着球磨时间增加,电子束辐照后合金层的表面状态会逐步下降,结合截面形貌及其能谱分析得出球磨预置1 h+电子束辐照30次后合金层的厚度约为12μm,其表面及截面状态最佳,合金层与基体形成了良好的冶金结合。TEM及电子衍射结果表明30次辐照合金化后获得了纳米级富Pb颗粒和Al晶粒,且Pb颗粒均匀弥散分布于Al基体中。此外,电子束辐照还诱发了极高密度的位错、位错胞等结构缺陷,这些缺陷为Pb原子提供了更多的吸附中心和扩散通道。显微硬度表明,辐照后Al-Pb体系表面硬度得到提高,其强化机制主要有位错强化、细晶强化等。摩擦磨损试验结果表明,利用HCPEB对Al表面合金化Pb后,与球磨原样以及纯铝相比,辐照样品的摩擦系数及磨损率都有了显著的降低,这主要是由于辐照处理样品表层形成了纳米晶结构,可以有效提高样品表面的机械性能,同时弥散分布的富铅纳米颗粒可作为润滑相强化涂层,在摩擦磨损过程中起到减磨作用;加之样品表面硬度的提高减弱了磨球对涂层材料的犁削作用,从而促进了合金化样品的耐磨损性能的提高。对于Al-Zr体系,X射线衍射分析结果表明,电子束辐照后球磨预置的Zr层与Al基体发生了反应,生成了Ll2结构的Al3Zr。进一步的微观分析表明,经HCPEB辐照后合金层表面形成了熔坑,并且随着辐照次数增加而逐渐消失,但40次辐照后,熔坑数量又急剧增加,这与能量输入过高后,材料的表面质量恶化有关。此外,随着辐照次数的增加,Zr元素的分布趋于弥散、均匀化,辐照30次后Zr元素的分布最为均匀。截面SEM表面,辐照30次后,形成了约为13μm的合金化层。TEM及电子衍射结果进一步证实了弥散分布的Ll2金属间化合物Al3Zr的存在,且Al3Zr与晶粒的尺寸随辐照次数的增加逐渐降低,这对提高材料表面强度和耐蚀性能有很大的促进作用。显微硬度表明,辐照后Al-Zr体系材料表面硬度得到提高,其强化机制主要有固溶强化、位错强化、细晶强化以及第二相弥散强化等。电化学腐蚀试验表明,纯铝的耐腐蚀性能可以在适当合金化Zr后得到改善,且电子束辐照30次的电化学性能最佳,这可能与Al3Zr这种金属间化合物在腐蚀过程中能发生再钝化或自愈合有关,可以形成稳定的钝化膜。