本文利用电火花加工机床设备并选用不同的电极材料(W、WC、Co、TiC、Fe等),对45钢、LC4铝合金、13Cr等工件进行了表面改性处理,较深入的研究了电火花表面改性层的形成规律、改性层的结构、组成和特性,以及改性的机理.通过选择和控制改性工艺参数(脉冲、脉间、峰值电流、开路电压和改性时间),结合多种分析仪器研究了改性层的厚度、表面硬度、耐磨性及其影响因素,并得到提高改性层质量和改性效率的优化工艺.X射线衍射及扫描电镜分析表明,改性层组织中含有碳化物和电极、工件元素,并且工件表面元素沿改性层深度方向按一定的梯度分布.电火花表面改性不是电极材料在基体上的简单涂覆,改性层实际为电极材料、工件材料及工作介质电离的离子在高温、高压下发生相互融渗、物理化学冶金及合金化的结果.由不同改性时间下改性层表面、断面形貌的金相分析可知,对于一定的电极材料,要得到连续、均匀、致密和具有一定厚度的改性层,关键是选择合适的改性时间.改性时间过短,则改性层过薄,改性效果不明显;改性时间越长,则改性层越厚,但改性层易出现裂纹、剥落和断缺,使改性层质量下降,并使改性效率降低.在电火花表面改性过程中,粉末压结体电极电火花放电处理时,处理膜为多空质的膜(即一次处理),此时,处理膜和基体结合不牢固.如用铜电极等消耗小的电极对其进行再次处理(即二次处理)的话,可形成比同一成分硬度高的处理膜.这样处理后,处理膜和基体结合牢固.改性工件的硬度和耐磨性能试验表明,改性层的硬度和耐磨性显著高于工件基体.改性层的硬度在白亮层最高,在改性层与基体的结合区硬度降低,并在过热影响区达到最低.选择高硬、耐磨的电极材料,合适的电参数及改性时间,可以获得高硬度、高耐磨性的改性层.