採用鐳射束、電子束、離子束這三類高能束流對材料進行表面改性是20世紀70年代發展起來的高新技術。高能束的能量密度高，且電子束、離子束的脈衝寬度可短至10-9s，鐳射的脈衝寬度可短至10-12s它們的能量沉積功率密度可以相當大，在被照物體上，由表面向裡能夠產生106-108℃／cm的溫度梯度，使表層薄層迅速熔化。正因為達到了這樣高的溫度梯度，冷的基體又會使熔化部分以104~1011℃／s的速度冷卻，致使固液介面以每秒兒米的速度向表面推進，使凝固迅速完成，從而製得非晶、奈米晶及其他一些奇特的、熱平衡相圖上不存在的弧穩組織結構，賦予材料表面以特殊的效能。

高能束對材料表面改性是透過改變材料表面的成分或組織結構而實現的。成分的改變包括表面合金化、熔覆和離子注入；組織結構的改變包括組織和相的改變。

三束表面改性技術不僅可用於提高工件表面的抗蝕性和耐磨性，還可用於半導體和催化技術。