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空化现象普遍存在于流体机械领域中,当机械部件在液体中高速运动导致近部件区域形成低压区域,低压区域的压力差异形成空泡现象,在空泡脉动周期中冲击波和水射流作用对机械机构造成应力影响。激光诱导空化作为一门前沿的技术方法,因其激光空化泡的可操作性和球对称性,探索利用激光空泡脉动周期产生的力学作用作为强化方法,成为空化研究的重要方法。本文以激光诱导空化作为主要方法,试验研究激光能量变化和叠加作用对2A70铝合金机械性能的改性作用,并论证激光诱导空泡强化材料性能与延长使用寿命的具体效果。通过研究空泡强化在3.5%NaCl溶液中的机械性能变化,对在特殊环境(如海洋环境)中激光诱导空化强化效果的抗空蚀性能开展了论证模拟验证。研究内容和结果如下:(1)以流体力学方程为基础,对空泡空核的惯性生长、溃灭和回弹等动力学方程进行探讨,分析激光诱导空泡的初生与发展机理;以2A70铝合金为实验对象,研究了激光诱导空泡在固液分界面的趋璧效应以及空泡脉动对材料表面的脉动冲击和射流,分析其应力机理和热力学作用的影响。(2)构建了激光诱导空泡实验平台,差异分析研究了相同能量和实验条件下激光入射角度对实验靶材的作用影响;获得了不同激光能量强度和重复影响次数对材料粗糙度,残余应力和硬度的变化规律,证明了使用激光诱导空化强化这一新工艺的可行性;利用重复多次空化强化作用类比群空泡作用,表征了类似群空泡作用下材料强化效果,为群空泡多重作用的应用和推广提供实验参考和机理。(3)选取去离子水和3.5%的NaCl溶液中的材料进行空化空蚀实验,考虑空化的实际应用环境,获得了2A70铝合金的空化空蚀效应,并分析了空蚀后的力学性能,得到空蚀作用和化学作用的相互影响关系;通过对激光诱导空化强化前后的材料进行不同溶液环境中的超声波空蚀实验,测试实验的具体参数(硬度,残余应力和显微形貌)得出激光空化技术对抗空蚀性能的具体效果;对比相同激光强化效果下,在去离子水和3.5%NaCl溶液中抗空蚀实验的具体参数,论证了激光强化在不同液体环境中抗空蚀性能效果,总结获得了激光空化对材料的改性强化规律。