脈沖爆炸-等離子體（PDT）技術(shù)是一種利用混合燃燒氣體爆炸、并通過脈沖高壓放電的形式，使難熔金屬電極尖端熔融氣化形成脈沖等離子體的表面改性技術(shù)，具有高能量、高密度、高速度等特性。脈沖等離子在爆炸沖擊波的推動作用下轟擊材料表面，表面將發(fā)生快速升溫（107K/s）和急速冷卻(108K/s)過程，在快速升溫過程中，表面熔融氣化與等離子體發(fā)生合金化反應(yīng)；在急速冷卻過程中，由于晶粒還來不及長大，表面將會形成微晶、納米晶、非晶、亞穩(wěn)態(tài)固溶體等，可以提高材料的表面硬度、改善其耐磨性及耐蝕性能，從而有效提高工件的使用壽命。該技術(shù)還具有能量轉(zhuǎn)換效率高、強化效率大（30mm2/s）、不用進行工件表面清洗和預(yù)處理等復(fù)雜的前處理工序、工藝簡單穩(wěn)定等特點，有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
高速鋼具有硬度高、耐磨性高、紅硬性良好等性能，被廣泛應(yīng)用于制造各種切削工具、精密模具、采礦工具等?，F(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展對高速鋼工模具提出了更高的要求，通過表面改性來提高高速鋼工模具產(chǎn)品使用壽命是一種行之有效的方法。某應(yīng)用物理研究所研究人員首次引進國外技術(shù)，利用PDT技術(shù)對M2高速鋼進行表面改性處理，研究PDT技術(shù)對M2高速鋼表面組織和性能的影響，相關(guān)結(jié)果可為PDT技術(shù)在高速鋼工模具表面改性領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
基材為M2高速鋼，首先在1230℃下淬火，再經(jīng)560℃3次回火，其洛氏硬度達63HRC，然后切割成12.0mm×12.0mm×19.0mm的塊狀試樣和外徑為31.7mm、內(nèi)徑為16.0mm、厚度為10.0mm的圓環(huán)試樣。利用自制的PDT裝置對M2高速鋼進行表面改性處理，結(jié)果表明：
?。?）M2高速鋼經(jīng)PDT處理后，試樣表面形貌發(fā)生改變，形成平均厚度為8.9μm的改性層，改性層組織細小致密，碳化物顆粒細小且分布均勻，在表層發(fā)生馬氏體α'-Fe向奧氏體γ-Fe的相轉(zhuǎn)變過程，奧氏體含量隨著脈沖次數(shù)的增加而增加。
（2）由于PDT處理過程中的爆炸沖擊作用，材料發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生大量的位錯等缺陷，試樣表面在PDT處理過程中也出現(xiàn)了晶粒細化，這些都使得PDT試樣表層在100μm深度范圍內(nèi)的顯微硬度得以提高。
?。?）PDT處理能明顯改善M2高速鋼的耐磨性能和耐蝕性能。隨著PDT處理脈沖個數(shù)的增加，試樣耐磨性能逐漸提高，這主要歸因于晶粒細化和形變強化引起的硬度提高。M2高速鋼經(jīng)PDT處理后，其表面組織發(fā)生轉(zhuǎn)變且有W離子滲入，從而改善了其耐蝕性能。