李海斌，刘树龙，刘义，胡菁，汤中亮，张晓波

（淮北师范大学 物理与电子信息学院，安徽 淮北 235000）

过流部件对液体剧烈扰动，当液体内部压强低于饱和蒸气压时，则发生空化而产生空泡。大量空泡在过流部件表面生成、溃灭时，会产生超高压应力冲击波和高速微射流，对材料表面反复冲击，从而造成损伤，即空蚀现象[1-3]。空蚀严重影响到过流部件的正常使用，降低工作寿命，带来安全隐患，因而成为航空航天、石油化工、水利船舶、生物医疗等众多领域关注的焦点之一。钛合金因具有高比强度、高耐蚀性和优良的生物相容性，被广泛应用于各领域，然而其硬度低、摩擦学性能差，用作高速螺旋桨、水翼、泵、阀门等过流部件时，往往会发生较为严重的空蚀破坏[4-5]，因此在这些领域的发展应用受到限制。

利用表面技术对材料表面进行改性、强化，是改善材料抗空蚀性能最为有效的方法。目前，已有将相关表面技术用于改善钛合金抗空蚀性能的研究，如激光表面熔覆[6]、激光表面渗氮[7]、等离子表面喷涂[8]等。虽然这些表面技术在一定程度上提高了钛合金的抗空蚀能力，但存在着仪器设备昂贵、操作复杂、成本高等缺点[6-8]。化学热处理（包括渗氮、渗碳、渗铝、渗硼等）因具有简单、方便、成本低等优点，在工业生产中得到广泛应用[9-10]。通过化学热处理，可在钛合金表面生成较厚的表面渗层，显著提高合金的表面硬度，从而改善其抗空蚀能力[11]。Mitelea等[11]在730 ℃高纯N2和NH3混合气中对Ti-6Al-4V合金进行 6 h渗氮处理后，合金抗空蚀性能提高 77%。……