强流脉冲离子束(HIPIB)以其特有的高功率密度、高工作效率、显著的热—力学效应在材料表面工程领域成为研究热点。本文结合“TEMP-Ⅱ”型HIPIB装置研究其结构和工作原理。TEMP型HIPIB装置由Marx脉冲发生器、双层脉冲形成线、自绝缘离子二极管、真空机组及试样旋转机构等主要部分组成。双极脉冲模式工作，等离子体产生原理为爆炸电子发射。有效获得的HIPIB的参数为：离子能量为250-300kev，束流密度为40-300A／cm~2，束斑尺寸为10-100cm~2。 为了了解HIPIB与金属材料表面相互作用机理，采用HIPIB辐照金属Ti，合金Ti6Al4V，金属间化合物γ-TiAl等三种不同类型的Ti基材料。利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度和电化学测试等方法研究不同工艺参数对辐照材料表面结构和性能的影响。HIPIB辐照金属Ti，表面均形成烧蚀坑。辐照次数较少时，辐照入射角度对表面烧蚀程度的影响较大；随着次数增多，辐照次数成为影响表面形貌的主要因素。辐照合金Ti6Al4V，亚表面硬度提高，在1mol／l HCl溶液中耐蚀性能改善。HIPIB辐照金属间化合物γ-TiAl，辐照次数影响表面烧蚀程度和相结构。试样表面明显硬化。 结合HIPIB的辐照特性，建立的短脉冲快速加热传热理论模型，计算了HIPIB辐照金属材料表面温度场变化。根据固液、液气两相界面的非平衡特征，说明了界面动力学关系。计算的表面过热临界现象表明非均匀爆炸理论是HIPIB与金属材料相互作用的主要机制。