空蝕造成材料的磨損與失效引起了人們的廣泛注意，科學研究者一直致力于抗空蝕材料與技術的研制和應用，目前主要通過三條途徑提高材料抗空蝕性能。其一是提高流體空化數，減少內部空泡數量。流場的流速和絕對壓強、過流邊界的形狀等影響空化產生與發展。

對過流部件邊界如表面體型和表面粗糙度的合理設計主要是提高初生空化數，減少空泡數量，這在水利機械和水工建筑中比較常見，如廣一離心泵的葉形要求負荷分布平坦，空化數小，在葉片出口附近產生負壓，使得空泡移至葉片后方流體中潰滅，閘門門槽寬深比對流場影響復雜，直接控制內部和下游角隅處渦旋的空化。體型設計成為水力機械等過流部件和建筑過流表面設計的基本考慮要素。

還可以通過摻氣減蝕、陰極和超空泡保護等減少空泡潰滅對邊壁的破壞。廣一水泵廠過對摻氣減蝕深入研究后指出：摻氣可以提高摻氣區壓強，影響空泡潰滅壓強和水體中的氣核分布，增加大尺寸氣核數量。1%的摻氣量就能顯著降低空泡潰滅的沖擊壓力，達到2%后效果不再繼續提升。而采用陰極保護可以抑制腐蝕的進行，減緩腐蝕對空蝕附加影響，而陰極析氫的氣墊作用減緩了沖擊波與微射流的沖擊，對材料表面起到力學保護，減緩空蝕。對海水中的鎳鋁青銅、球墨鑄鐵、不銹鋼進行陰極保護實驗，空蝕率分別下降475，50%和19%，表明陰極保護對不同材料的效果不同。還可以添加緩蝕劑或乳化油降低液體的腐蝕性，改變表面蒸汽壓、張力和粘性，減少空蝕損傷。

最后是通過增強邊壁材料性能如硬度或彈性，加工硬化性能，抗腐蝕性能等提高抗空蝕性能。隨著材料科學的不斷完善與進步，人們對抗空蝕材料以及涂層材料進行深入研究。這些材料與涂層大都具備良好耐蝕性能以及較高硬度和強度，水泵選用這些材料與工藝可延長過流部件的使用壽命，提高運行效率。廣一離心泵如泵葉輪等過流部件多是采用17-4PH，OCr13Ni5Mo等高強不銹鋼以及硅錳低合金鋼，海洋工業的螺旋槳、推進器則為鋁或鎳鋁青銅。表面涂層工藝是在材料表面涂覆具有優異綜合力學性能的抗空蝕涂層材料，來提高部件的抗空蝕能力，包括激光與等離子表面改性技術、滲氮和堆焊、熱噴涂技術等。

1、激光表面改性技術

激光表面改性工藝是高能密度激光輻照金屬表面，形成特殊性能的合金層，改變材料組織結構、硬度、均勻性與致密性，提高零件性能，進而決定了抗空蝕性能，主要有激光表面合金化、激光熔覆/熔凝等技術。

2、等離子體表面改性技術

目前廣一水泵廠針對材料表面等離子改性工藝提高耐空泡腐蝕性能的研究為陰極電弧離子鍍獲取高硬耐磨TiN與CrN鍍層，等離子體注入金屬離子、N或B等元素提高表面硬度。陰極電弧離子鍍層空蝕磨損特征為微射流反復沖擊作用下軟質點破壞，形成凹坑，凹坑處成為疲勞裂紋源，裂紋不斷擴展導致邊緣剝落，表面局部斷裂影響陰極電弧離子鍍層抗空蝕性能因素：結合強度。

3、熱噴涂技術

熱噴涂是將合金材料加熱至半熔融或熔融狀態，借助高速氣體或者焰流使其霧化后噴射到基體表面，沉積為所需功能的涂層。熱噴涂技術具有生產效率高、基體熱影響小、變形小的特點，使用材料主要有鉆基、鎳基、銅基、鐵基自熔性合金及NiTi合金等。

4、化學鍍與電鍍

化學鍍與電鍍工藝與前面提到的幾種改性技術相比，無需高溫，無熱變形的產生，更能保證基材的尺寸與形狀的幾何精度。

5、表面滲氮處理技術

表面滲氮技術是在材料表面引入與基體結合良好的硬質氮化物涂層。目前對其廣一化工泵空蝕研究主要集中于等離子體滲氮、離子滲氮和激光氣相滲氮技術。

激光表面處理技術是以激光作為熱源，采用非接觸的方式進行表面改性，改變金屬材料物理性能及化學性質，在表面性能差和價格便宜的基體金屬表面制得具有一定功能的涂層或組織，如高硬度、高強度、耐磨損腐蝕和耐高溫的表面合金層，改善金屬材料表面性能，代替貴重的整體合金，節約了昂貴或稀有金屬材料，降低成本。其研究始于20世紀60年代，自發明便存在極大的技術潛力和研究價值。1960年美國科學家梅曼成功研制出第一臺激光器，20世紀70年代成功研制大功率激光器，近十年來激光表面處理工藝得到迅速發展和廣泛應用，其直接或間接所獲得的經濟與社會效益更加顯著，可縮短產品周期，提高產品質量，降低成本。作為局部改性方法，激光表面處理廣泛應用于航空、海洋、軍事等制造行業和修復行業，是未來工業極具應用潛力的表面技術之一，技術經濟效益明顯，其優點也是其他表面改性技術無法比擬的。

1、激光表面工程的發展

水泵材料表面技術是在材料基體表面添加涂層或者改變表層相組成、化學組成、形貌、缺陷分布、微觀結構等，提高材料對環境作用的抵御能力或者賦予表面具備某種期望功能特性的工藝工程。由于表面工程在科技發展中的促進作用和重要地位，多項先進表面工程及理論研究列入了國家重大技術創新項目、國家重點科技攻關項目等。例如全軍裝備維修表面工程研究中心研發的高速電弧噴涂技術被列入國家重大技術創新項目與國家“九五”重點科技攻關項目

激光表面處理技術是統和現代材料科學、物理化學、計算機、機械等技術理論與研究結果的高新技術，形成具有特殊性能的層結構，改善表面力學、化學、物理等性能，滿足了不同環境的應用要求。作為當前材料方面重要方向之一，各國對其高度重視并重點發展。激光表面改性工藝被譽為光加工時代一個標志技術，其低消耗污染及高效率效益增長的特點滿足了當代材料加工發展標準。

2、激光表面改性的設備以及優點

激光改性設備主要為YAG固體激光器和C02激光器。YAG激光器是以憶鋁石榴石單晶為基礎材料，摻入稀土離子Nd}+構成摻憶石榴石晶體(Nd}+：YAG)oNd-YAG為其英文簡化名稱，來自Neodymium-dopedYttriumAluminiumGarnet；Nd：Y}A150120憶鋁石榴石晶體為其激活物質，晶體內Nd原子含量為0.6-1.1%，屬固體激光，可激發脈沖激光或連續式激光，發射激光為波長1.064林m紅外線，是激光波長1/10，波長越短越容易被金屬吸收。根據晶體形狀可將其分為棒狀YAG激光器，在國內外應用最廣，其次還有片裝及管狀YAG激光器。YAG固體激光加工設備具有運行成本低、設備易于維護、操作簡單等特點。YAG激光器工作方式為“小斑點快速掃描”。二氧化碳激光器是以C02氣體作為工作物質的氣體激光器。放電管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以C02氣體和其他輔助氣體(主要是氦氣和氮氣，一般還有少量的氫或氮氣)；電極一般是鎳制空心圓筒；諧振腔的一端是鍍金的全反射鏡，另一端是用鍺或砷化稼磨制的部分反射鏡。COZ激光器是一種比較重要的氣體激光器。這是因為它具有一些比較突出的優點，如比較大的功率和比較高的能量轉換效率，它是利用COZ分子的振動一轉動能級間的躍遷，有比較豐富的譜線，在10微米附近有幾十條譜線的激光輸出，它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對這個波長的透明度較高)。

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