空蚀是水轮机等流体机械过流部件的主要损伤形式,严重影响这些核心部件的安全和高效运行。诸多因素影响着过流部件材料的抗空蚀性能,其中,表面粗糙度通常被会对材料的抗空蚀性能造成不利影响,基于粗糙表面的空蚀行为研究极为有限。本文以过流部件常用材料316L不锈钢及其涂层为研究对象,通过特定参数的机械研磨对材料进行处理,探究不同粗糙度对材料的空蚀行为的影响。本文主要的研究内容及结论如下:在316L不锈钢中,粗糙的表面对空蚀性能具有正反两方面的影响,而具有特定结构和合适的初始粗糙度（100～150 nm）的表面可以通过延长316L不锈钢的孕育期进而提高不锈钢的耐空蚀性能。通过残余应力和表面硬度测试,发现残余应力和表面硬度不是造成材料空蚀过程中孕育期延长的主要原因。扫描电镜原位观察结果表明,孕育期的延长可以被归因于空蚀初期塑性变形被抑制。为进一步研究机械研磨在过流部件材料表面修复和强化涂层上的应用,本文通过机械研磨对典型热喷涂不锈钢涂层进行处理,并且测试了机械研磨前后样品的抗空蚀性能。研究结果表明,不锈钢涂层表现出与不锈钢合金截然不同的损伤机理。扫描电镜原位观察发现,涂层中的孔隙促进了材料的脱离,并加速了空蚀坑形成。此外,机械研磨对涂层表面硬度提升十分有限,但机械研磨处理后涂层的抗空蚀性能优于未处理的涂层。而本文制备的独特表面结构（近平行划痕）影响了涂层的表面空蚀损伤过程,抑制了空蚀坑的生长。机械研磨后的涂层表面塑性变形的积累更充分。本文研究成果可为过流部件材料及其防护涂层表面强化提供相关理论基础。