镍铝青铜合金具有良好的机械和耐腐蚀性能,是制造螺旋桨最常见的材料之一。然而铸态镍铝青铜合金具有气孔、晶粒粗大、成分偏析等不可避免的缺陷,用铸态镍铝青铜合金制造的螺旋桨在复杂的海洋环境中易发生空蚀、应力腐蚀开裂甚至疲劳断裂等问题,给船舶航行带来巨大安全隐患。本文采用水下搅拌摩擦加工技术对铸态镍铝青铜合金进行表面改性,研究分析镍铝青铜组织演变和强化机制,试图建立微观组织和力学性能之间的响应关系。同时为了对比研究镍铝青铜合金加工前后抗空蚀性能变化情况,加入2205双相不锈钢作为实验对照组,分别在蒸馏水溶液和人工海水溶液中进行空蚀试验,研究三种合金空蚀发生机理与抗空蚀性能强弱。研究结果表明:水下搅拌摩擦加工镍铝青铜合金微观组织致密均匀,粗大的α相得到细化,在金相显微镜下很难辨认出α相的晶界,大部分β′相也被消除,κ相变为细小的球状均匀弥散分布在基体α相中,加工中心区显微硬度达到400 HV,约为铸态样品的2倍。在蒸馏水溶液中空蚀18 h后,2205双相不锈钢、铸态镍铝青铜和水下搅拌摩擦加工镍铝青铜累积失重分别为8.4 mg、5.1 mg和2.55 mg;在人工海水溶液中,三者累积失重依次为10.5 mg、11.1 mg和4.85 mg,空蚀与腐蚀的协同作用会加速试样破坏过程,增加质量损失。空蚀过程中,2205双相不锈钢空蚀初期裂纹主要萌生在铁素体和奥氏体相界（α/γ）处及铁素体相内,铁素体相局部出现凸起;奥氏体相则发生塑性变形。随着空蚀时间的增加,空蚀破坏由铁素体薄弱区向铁素体内部扩展,与α/γ相界处相邻的奥氏体开始破坏脱落,空蚀裂纹向基体深处延伸。镍铝青铜空蚀初期裂纹优先在α/κ相界处萌生,随着空蚀时间的增加,微小裂纹在空泡的反复冲击下不断扩展,最终连接在一起造成大量α相和κ相剥落,形成了较深的空蚀坑。水下搅拌摩擦加工镍铝青铜晶粒细小,均匀细化的晶粒组织能够抑制裂纹的扩展,减小空蚀坑尺寸。球形κ相弥散均匀分布,可降低空蚀过程中相界处的应力集中,延缓开裂现象发生,此外,铸态镍铝青铜中粗大的β′相和共析组织α+κIII被消除,因此水下搅拌摩擦加工镍铝青铜在人工海水中抗空蚀能力显著提高。