热处理和表面改性技术被认为是机械制造不可或缺的核心技术。等离子体表面工程是以等离子体作为工具并以工程技术的方法对材料表面进行特定的处理或改性。由于等离子体特征参数变化范围大，温度可以从室温到上万度高温的变化，同时等离子体中含有大量带电或不带电的活性粒子；这些使等离子体表面工程呈现出丰富的物理和化学过程。利用等离子体与表面相互作用可以实现金属表面清洗、表面强化、表面沉积等诸多的表面工程技术，制造出性能优异的金属表面。本文通过低气压条件下在钢铁表面形成阴极弧斑等离子体。阴极弧斑等离子体具有高能量密度，产生的局部高温使阴极孤斑下方的氧化层被瞬间蒸发、分解。弧斑等离子体选择性地在氧化层上运动，有效地去除钢铁表面氧化层，实现金属表面等离子体除鳞干法清洗；这是有别于传统酸洗与机械除鳞(喷丸、磨料、高压水等)的绿色环保的清洗前沿技术。利用含Si、B和N元素的源气体放电产生等离子体，源气体通过电子碰撞分解或电离，形成Si、B和N活性气相粒子；这些气相粒子与发动机气缸表面异相反应，如粘附、迁移、扩散等。在合适的温度场中，金属原子与气相粒子通过互扩散，在气缸壁上形成一种新型的、有特定结构和梯度分布的Si-B-N功能陶瓷合金。制备出陶瓷增强型发动机气缸，提高其表面抗氧化、耐腐蚀、耐磨损等性能。