脉冲爆炸-等离子体（PDT）技术是一种利用混合燃烧气体爆炸、并通过脉冲高压放电的形式，使难熔金属电极尖端熔融气化形成脉冲等离子体的表面改性技术，具有高能量、高密度、高速度等特性。脉冲等离子在爆炸冲击波的推动作用下轰击材料表面，表面将发生快速升温（107K/s）和急速冷却(108K/s)过程，在快速升温过程中，表面熔融气化与等离子体发生合金化反应；在急速冷却过程中，由于晶粒还来不及长大，表面将会形成微晶、纳米晶、非晶、亚稳态固溶体等，可以提高材料的表面硬度、改善其耐磨性及耐蚀性能，从而有效提高工件的使用寿命。该技术还具有能量转换效率高、强化效率大（30mm2/s）、不用进行工件表面清洗和预处理等复杂的前处理工序、工艺简单稳定等特点，有良好的工业化应用前景。

高速钢具有硬度高、耐磨性高、红硬性良好等性能，被广泛应用于制造各种切削工具、精密模具、采矿工具等。现代工业的迅猛发展对高速钢工模具提出了更高的要求，通过表面改性来提高高速钢工模具产品使用寿命是一种行之有效的方法。某应用物理研究所研究人员首次引进国外技术，利用PDT技术对M2高速钢进行表面改性处理，研究PDT技术对M2高速钢表面组织和性能的影响，相关结果可为PDT技术在高速钢工模具表面改性领域的应用提供理论依据和技术支撑。

基材为M2高速钢，首先在1230℃下淬火，再经560℃3次回火，其洛氏硬度达63HRC，然后切割成12.0mm×12.0mm×19.0mm的块状试样和外径为31.7mm、内径为16.0mm、厚度为10.0mm的圆环试样。利用自制的PDT装置对M2高速钢进行表面改性处理，结果表明：

（1）M2高速钢经PDT处理后，试样表面形貌发生改变，形成平均厚度为8.9μm的改性层，改性层组织细小致密，碳化物颗粒细小且分布均匀，在表层发生马氏体α'-Fe向奥氏体γ-Fe的相转变过程，奥氏体含量随着脉冲次数的增加而增加。

（2）由于PDT处理过程中的爆炸冲击作用，材料发生塑性变形，产生大量的位错等缺陷，试样表面在PDT处理过程中也出现了晶粒细化，这些都使得PDT试样表层在100μm深度范围内的显微硬度得以提高。

（3）PDT处理能明显改善M2高速钢的耐磨性能和耐蚀性能。随着PDT处理脉冲个数的增加，试样耐磨性能逐渐提高，这主要归因于晶粒细化和形变强化引起的硬度提高。M2高速钢经PDT处理后，其表面组织发生转变且有W离子渗入，从而改善了其耐蚀性能。（余冶）