利用TEMP-6型和ETIGO-Ⅱ型强流脉冲离子束（High-Intensity Pulsed Ion Beam-HIPIB）装置分别产生加速电压为300kV，脉冲宽度为70-80ns，束流密度为60-500 A／cm²，能量密度为1-12J／cm²和1MV，50-60 ns，1500 A／cm²，～90 J／cm²的HIPIB，通过金属材料、石墨及氧化物涂层烧蚀特性的实验研究，揭示了烧蚀表面形貌和相结构的变化规律，结合表面烧蚀过程的理论计算，进一步探明了HIPIB与材料相互作用机理。依据HIPIB辐照的表面烧蚀作用，拓展HIPIB在材料表面改性方面的应用。 采用100-200 A／cm²，1-5次和1500 A／cm²，1-3次的HIPIB辐照金属Ti的实验研究发现，表面微观几何不均匀性，如微凸、镶嵌碎屑等的选择烧蚀而产生液滴喷射，造成了100 A／cm²条件下表面形貌以烧蚀坑为主：辐照强度增加到200 A／cm²时，表面呈现以波浪状起伏为主的烧蚀形貌：进一步增加辐照强度至1500 A／cm²，束斑中心区域因均匀烧蚀而较平坦，而在周围区域形成烧蚀坑与波浪起伏混合的形貌特征。200A／m²条件下，随着辐照次数从1次增加到5次，表面逐渐趋于光滑、平整。金属Ti辐照表面的相结构均为单一α-Ti相。采用60-200 A／cm²，1-50次和50-90 J／cm²，1次的HIPIB分别辐照金属间化合物γ-TiAl，合金中低熔点元素和晶界造成了局部区域的择优加热、熔化和蒸发等不均匀热效应，除导致合金表面形成烧蚀坑和波浪状起伏等表面烧蚀特征外，还出现严重的沿晶界开裂现象。低熔点Al元素的择优烧蚀，导致γ-TiAl烧蚀表层依次形成了Ti₃Al和Ti₂Al相。采用300-500 A／cm²，1-5次的HIPIB辐照GH33高温合金，烧蚀表面形貌的变化规律与金属Ti相似，但烧蚀坑尺寸较大，且边缘较模糊；烧蚀表面仍为单一γ相。合金元素的选择烧蚀虽对表层相结构无明显影响，但影响了烧蚀表面形貌的形成过程。基于焓法建立了HIPIB辐照材料相变传热的二维轴对称模型，计算了能量密度为0.1-120 J／cm²条件下金属Ti的表面烧蚀过程。计算结果表明，金属Ti熔融和烧蚀的临界能量密度分别为0.2和0.7 J／cm²。在70 J／cm²条件下，模拟计算1-10次辐照的烧蚀质量与实验测量值基本相符。 采用200-350A／cm²，1-5次和1500A／cm²，1次的HIPIB辐照石墨实验研究，Raman光谱分析表明，350A／cm²，2次以上辐照的表面在波数为1100至1700 cm^1-范围内出现了一个非对称的宽化峰，石墨表面发生显著的相结构变化，形成了类金刚石（Diamond-like Carbon-DLC）。表面形貌观察表明，200 A／cm²条件下，表面局部区域