1．空泡腐蚀的定义

空泡腐蚀（又称为空蚀或气蚀）是一种特殊形式的磨损腐蚀，是流体与金属构件高速相对运动，在金属表面局部区域产生涡流，伴随有气泡在金属表面迅速生成和溃灭，而导致材料破坏的现象。在水力透平机、水轮机叶片和船舶用螺旋桨的背面，常出现空泡腐蚀。

2．空泡腐蚀的机理

空泡形成的条件比较复杂，当流体速度足够大时，它的静压力将低于液体的蒸气压力，于是流体中便有气泡产生（金属表面的微量气体和液体中的溶解气体可为气泡生成提供足够的气泡核）。

当螺旋桨和海水作高速相对运动时，由于螺旋桨的几何形状而造成涡流，在螺旋桨的前、后缘之间形成一个压力突变区。后缘产生负压，使流体的压力低于它的蒸气压，有气泡在金属表面逸出。前缘是个高压区，流体迅速从低压区进入高压区，气泡受压而迅速破裂。这个过程使螺旋桨接触的流体呈现出乳白混浊的现象。气泡破灭时，对金属表面施加冲击波，有如“水锤”作用使金属表面膜不断地被锤破。在高流速和压力突变的情况下，气泡的形成和破灭所引起的锤击作用重复进行着，这种锤击作用的压力约可达10 ³ MPa，这个压力足以使金属发生塑性变形，导致膜破裂。

螺旋桨后的金属表面，由于发生气蚀而呈现紧密相连的空穴，外观上有些类似于点蚀，但表面显得十分粗糙，空穴的深度视腐蚀条件而异，有时局部地区还有裂纹出现。

目前认为，空泡腐蚀是电化学腐蚀和气泡破灭的冲击波对金属联合作用所造成的。或者可以把气蚀看作气泡形成与破灭交替进行的腐蚀。气蚀的历程如图3.27所示。其过程如下：

图3.27　空泡腐蚀示意

金属表面膜上生成气泡；气泡破灭，其冲击波使金属发生塑性变形，导致膜的破裂；裸露金属表面腐蚀，再钝化；在同一地点生成新气泡；气泡再破灭，膜再次破裂；裸露的金属表面进一步腐蚀，再次钝化……这些步骤反复连续地进行，金属表面便形成空穴。由于许多气泡在金属表面的不同点上作用的结果，金属表面出现紧密相连的空穴。当金属表面的冲击功超过材料的极限强度时，金属表面便出现裂纹。表面膜的存在不是气蚀的必要条件。即使没有表面膜的存在，破灭的气泡的冲击能量也足以把金属锤成细粒，此时金属表面便呈海绵状。