鉴于6061铝合金材质轻、便加工、优良导热性等优势适用于各种汽车飞机零部件,铝合金材料在应用中常会出现磨损锈蚀、硬度不够等缺陷。通过扫描电子束对其进行表面强化处理后可以优化其表面综合性能,为铝合金的表面强化开辟了一个新领域,有效扩展了铝合金的适用范畴。本文采用电子束圆环状扫描方式直接对6061铝合金进行表面扫描处理,然后对其表面稀土合金化处理,利用显微硬度测试仪、激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜及CFT-1型材料表面性能综合测试仪对电子束处理后试样的组织结构及力学性能进行研究。探讨了在不同参数下对6061铝合金表面改性层组织、显微硬度和耐磨性的影响;在6061铝合金表面涂覆5%含量的稀土Y2O3或La2O3或Ce O2粉末和95%Ni混合粉末后,探讨电子束工艺参数对改性层微观结构及表面性能的影响规律。研究结果表明:6061铝合金经电子束表面处理后,表面由熔化区、热影响区和基体三部分构成;熔化区显微组织为细条状共晶Si、条状和针状枝晶、富Fe相和α-Al强化相组成,热影响区显微组织由粗大的条状共晶Si、α-Al强化相、片状富Fe相和Mg2Si强化相组成,基体组织由α-Al强化相、树枝状的枝晶、片状富Fe相及Mg2Si强化相构成;改性层横截面硬度随距表面距离的增加呈非线性减少,表面显微硬度为232.5HV,约为基体的3.6倍,且耐腐蚀性增强。改性层厚度随电子束束流的增加而增加,表面硬度先增加后减少,耐磨性变化一致;随电子枪移动速度的增加,改性层厚度逐渐减小,表面硬度和耐磨性都逐渐降低。6061铝合金经电子束合金化处理后,改性层由合金层、热影响区和基体组成。合金化区主要的组织为Ni-Al化合物构成的枝状晶与胞晶以及少量的稀土化合物,热影响区组织主要为α-Al固溶体和Ni-Al化合物相等,整体晶粒组织相对于基体更加的细小。基体组织主要由α-Al和黑色条状的Mg2Si强化相组成。试样表面硬度随电子束束流增加先增加后减少,随电子枪移动速度的增加而减少;与未经合金化处理后的试样相比较,试样表面显微硬度增加,耐磨性提高。