Методами сучасного фізичного матеріалознавства досліджено структурно-фазові стани, мікротвердість і трибологічні властивості доевтектичного силуміну після електронно-пучкового оброблення. Об’єктом дослідження був доевтектичний силумін марки АК10М2Н із вмістом 87,88 ваг.% Al й 11,1 ваг.% Si як головних компонентів. Поверхню силуміну піддавали електронно-пучковому обробленню в шістьох різних режимах, що різняться густиною енергії пучка електронів. Міряння мікротвердости модифікованих поверхневих шарів силуміну уможливили визначення трьох оптимальних режимів впливу (з густинами енергії пучка електронів у 25, 30 і 35 Дж/см$^{2}$), при яких мікротвердість підданих модифікації шарів перевищує мікротвердість литого силуміну: 0,86 ± 0,041 ГПа — литий стан; 0,93 ± 0,052 ГПа — для 25 Дж/см$^{2}$; 0,97 ± 0,071 ГПа — для 30 Дж/см$^{2}$; 0,96 ± 0,103 ГПа — для 35 Дж/см$^{2}$. Виявлено, що електронно-пучкове оброблення з оптимальними параметрами приводить до формування поверхні, механічні та трибологічні характеристики якої значно перевищують відповідні значення для силуміну литого стану. Дані атомно-силової мікроскопії корелюють з результатами стосовно мікротвердости. Оброблені за представленими режимам зразки характеризуються дрібнозернистою комірчастою структурою, а також мають найменшу шерсткість обробленого шару (17–33 нм) і підкладинки (45–57 нм) порівняно з іншими режимами. Встановлено, що в обробленому шарі формується дрібнозерниста, ґрадієнтна, комірчаста структура, яка в міру віддалення від поверхні оброблення перетворюється у структуру змішаного типу. Товщина гомогенізованого шару варіюється залежно від параметрів електронно-пучкового оброблення і сягає максимальних значень у 100 мкм при густині енергії у 35 Дж/см$^{2}$. Виявлено, що модифікований шар вільний від інтерметалідів і складається із нанокристалічної структури комірчастої кристалізації. Висловлено припущення, що ці два чинники спричинюють підвищення механічних і трибологічних характеристик модифікованого шару. Запропоновано механізм утворення структури комірчастої та стовпчастої кристалізації, який полягає у виникненні термокапілярної нестійкости на межі поділу «випарувана речовина/рідка фаза». Розроблено математичний модель теплового впливу електронного пучка на поверхневі шари силуміну.