电火花表面强化方法具有设备简单、操作容易、成本低等优点，可用于汽轮机叶片、水轮机叶片及机械零件的表面强化和磨损部位的修补，提高其表面硬度、耐磨性和耐蚀性，使零件的使用寿命提高数倍。本文针对水轮机过流部件磨蚀严重这一问题，自行研制便于现场操作的电火花表面强化设备，选择水轮机叶片常用0Cr13Ni5Mo不锈钢材料，开展其电火花表面强化技术的研究。针对传统振动电极式电火花强化设备存在的放电过程不稳定、放电能量不均匀等问题，对传统设备原有电路进行了改进，通过在电路中增加晶闸管和固态继电器构成的无触点开关，基于时序控制充放电过程，使电火花放电在脉冲信号控制下有序进行，并采用旋转电极和氩气保护系统，显著提高了强化过程稳定性和强化层质量。采用三种不同的电极材料对0Cr13Ni5Mo不锈钢试件进行电火花强化处理，并分别分析了强化层的组织特征、元素成分及物相结构。结果表明，强化过程中电极材料与基体材料元素相互熔渗和扩散，强化层内有新的相结构生成，且强化层为冶金结合。纳米压痕实验表明强化层的硬度和弹性模量值显著提高，沿强化层深度方向硬度逐渐降低，而强化层弹性恢复系数与基体相差并不大，这说明强化层与基体结合良好。对电火花强化层进行了摩擦磨损试验研究，分析了强化层的磨损机制，并从摩擦系数、磨痕形貌和磨损量三个方面系统评价了不同电极材料制备的强化层耐磨性，结果表明用YG8电极材料制备的强化层具有最好的耐磨性。详细分析了工艺参数对强化层耐磨性能的影响，得到了强化层磨损量和摩擦系数随电参数、比强化时间和氩气流量的变化规律，在工作电压80V、电容240μF、比强化时间2min/cm~2、氩气流量5L/min的工艺条件下制备的强化层耐磨性最佳。基于电化学测试技术和交流阻抗测试方法，研究了强化层的电化学腐蚀性能，结果表明在腐蚀溶液中电火花强化后的试件与基体相比，其自腐蚀电位增大，自腐蚀电流密度减小，试件腐蚀速度变慢，耐腐蚀性能明显提高。利用阻抗谱数据，得到了能模拟强化层腐蚀过程的等效电路，通过分析表面微孔电阻和电荷转移电阻的变化可知在一定阶段腐蚀产物能够堵塞强化层中的孔隙，起到延缓腐蚀的作用。