题目：超声空化对金属材料力学性能的影响

近年来，随着非线性声学的快速发展和实验条件的改善，空化的应用潜力和理论价值，使声空化应用的研究又一次成为声学中的焦点。
空蚀是最引人注目的一种空化作用。并不是所以空化现象都会有空蚀的发生，只有当超声波振幅达到一定程度时，才会出现空蚀破坏。空蚀可以破坏任何材料，包括金属和玻璃、陶瓷等非金属材料。空蚀现象不仅出现在螺旋桨、轮船推进器上，而且出现在深水中服役的设备上，如潜艇、管道等。随着舰船、水轮机等流体机械不断向高速度、大功率方向发展，空蚀问题变得更为复杂，也对材料的抗空蚀性能提出更高要求。空蚀对金属材料有强大的破坏作用，将威胁到人民的生命财产。
目前，人们在利用空化效应的同时又不得不面对空化带来的破坏。那么怎样才能提高材料的力学性能，减少空蚀带来的灾害，材料的力学性能与空蚀有怎样的关系呢？本文针对空化腐蚀的破坏作用，结合空化腐蚀基础理论和拉伸实验原理，利用研制的空化腐蚀实验设备和拉伸实验平台，研究了超声波空化腐蚀的发生及发展特性，采用扫描电子显微镜观察了材料在空化腐蚀前后的表面形貌图，分析了空蚀过程的各个阶段，着重研究了空化腐蚀对金属材料抗拉强度的影响。其结果对于对结构和零部件的设计、材料的应用研究和抗空蚀新材料的研制等方面具有一定的参考价值和现实意义。
本文在有限的实验条件下，主要做了以下几项工作，得出结论概括为：
1、 研究了不同空蚀时间对空蚀率的影响。同种材料不同振幅时，空蚀率随空蚀时间而变化。空蚀率的变化规律是先增大后减小，然后随着空蚀时间的增长，空蚀率趋于某一定值。
2、 研究了振幅对空蚀率的影响。 空蚀率随着振幅的增大而增大，不同材料增大程度不同。在振幅较小时，铝试件的空蚀率变化较慢，空蚀率较小，抗空蚀程度较高。钢试件的空蚀率变化较快，空蚀率较大，抗空蚀程度较低。在振幅较大时，铝试件的空蚀率变化较快，空蚀率较大，抗空蚀程度较低；钢试件的空蚀率变化较慢，空蚀率较小，抗空蚀程度较高。
3、 研究了空蚀前后，材料表面形貌的变化。超声波处理前材料表面形貌比较均匀，超声波处理后材料表面出现明显的空蚀坑和空蚀沟壑。
4、 研究了空蚀时间对金属材料抗拉强度的影响。空蚀时间越长，对材料的抗拉强度影响越大。
5、 研究了超声波振幅对金属材料抗拉强度的影响。在t=2h时，振幅越小，对材料抗拉强度的影响越小。
6、 比较了超声波处理前后材料的抗拉强度。超声波处理后材料的抗拉强度明显降低。不管是在同一空蚀时间下还是在同一振幅下，空蚀后材料的抗拉强度比空蚀前都有所降低。