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镍铝青铜合金由于具有优异的耐腐蚀性能和机械性能而被广泛应用于船用螺旋桨等海工装备,但由于该材料具有复杂的多相结构,易发生选相腐蚀,常导致部件的提前失效;同时作为广泛使用的螺旋桨材料,其海水腐蚀环境下的空泡腐蚀破坏也是较为突出的工程问题。由于腐蚀通常发生在与腐蚀介质接触的材料表面,因此寻求一种在镍铝青铜合金表面获得高耐静态腐蚀及空泡腐蚀性能的表面涂层改性方法,对于提高镍铝青铜螺旋桨部件的综合服役性能,具有重要的工程及经济意义。船用镍铝青铜螺旋桨主要是采用铸造镍铝青铜,在保障整体力学性能的同时,通过675℃热处理消除残余β相,进而提高其耐腐蚀性能。根据上述热处理温度,本文设计了一种镍铝青铜表面富镍扩散合金化的制备方法,以Ni/NAB扩散体系为研究对象,控制及调整Ni涂层厚度和热扩散工艺参数,获得了具有明显的Ni-Cu固溶体/Ni-Al-Cu层/NAB基体的分层结构。通过对富镍合金化层扩散过程的深入分析,揭示了Ni-Cu固溶区及Ni-Al-Cu层生长机制;对表面富镍合金化层的耐静态腐蚀性能、耐空泡腐蚀性能及机理进行了系统的研究工作。全文的主要研究结果如下:（1）在热处理温度为675℃时,通过控制Ni涂层厚度和热扩散时间,在镍铝青铜合金表面实现了Ni-Cu层/Ni-Al-Cu层和单一Ni-Al-Cu层改性层的设计制备,改善了基体的表层组织结构。扩散合金化过程的热力学和动力学分析表明:在300℃675℃范围内,Ni、Cu和Al元素的扩散存在一定的持续性,扩散系数DA l<DC u<DN i;Ni-Cu层界面生长速率常数小于Ni-Al-Cu层,主要受到扩散速率的影响。根据热力学和动力学的分析结果建立了合金扩散过程的物理模型,该物理模型显示扩散过程占据主导地位,即Ni和Cu优先扩散形成固溶体,Al扩散到固溶体中生成合金相。（2）在静态腐蚀环境中,对改性层的耐腐蚀性能进行了测试分析,结果表明:Ni-Cu层表面生成了致密的钝化膜,主要成分为Ni（OH）2和Cu2O,表现为沿着晶粒边界的均匀腐蚀;Ni-Al-Cu层为明显的点蚀。因此,对于静态腐蚀而言,Ni-Cu层具有更大的优势。通过对Ni-Cu层表面钝化膜的形成过程和元素梯度分布对点蚀的抑制作用进行分析,揭示了梯度Ni-Cu层的耐静态腐蚀机制。即梯度Ni-Cu层表面钝化膜具有一定的稳定性,且截面电势呈现梯度变化。当表面钝化膜发生局部破坏形成微区点蚀坑后,外层钝化膜与坑内Ni-Cu界面处的电势差也呈现梯度变化,随着点蚀坑的生长电势差逐渐降低。因此,表面发生电偶腐蚀的驱动力降低,点蚀坑内金属离子的阳极溶解过程和点蚀坑的纵向生长受到了抑制,从而提高耐静态腐蚀性能。（3）空泡腐蚀过程是电化学腐蚀和机械冲击力协同作用的结果。通过对改性层的硬度和耐磨性的分析可知,Ni-Al-Cu层纳米硬度约为5.52GPa,是Ni-Cu层和基体的2.5倍,且耐磨性也明显优于Ni-Cu层和NAB基体。空泡2h,Ni-Cu层的失重量明显高于NAB和Ni-Al-Cu层;空泡12h,Ni-Al-Cu层在纯水和在3.5wt.%NaCl溶液中的失重量分别为NAB的15.66%和18.14%,耐空泡腐蚀性能提高了约5倍。因此,对动态的空泡腐蚀而言,Ni-Al-Cu层具有更大的优势。在机械冲击力作用下,Ni-Al-Cu层由于硬度较高,能抵抗机械冲击,失重量最低;在3.5wt.%NaCl溶液中,由于组织结构的均匀细化,Ni-Al-Cu层的失重量增加的并不明显。机械冲击引起的失重量(WE+WCIE)所占百分比大于80%,说明机械效应是影响空泡腐蚀行为的主要因素。