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以制备一种能够代替铅黄铜的无铅易切削黄铜合金为目的。使用磷、镁、钙等元素替代铅，分析磷、镁、钙元素对合金组织、力学性能、切削性能的影响，再进一步优化合金的成分。采用熔铸的方法制备无铅磷镁钙黄铜，在普通黄铜熔炼工艺的基础上针对磷镁钙黄铜的特性进行改动，制定合理的熔炼工艺。通过热挤压实验探索磷镁钙黄铜的热加工性和挤压工艺对合金组织性能的影响。使用金相显微镜、超景深显微镜、扫描电镜观察了磷镁钙黄铜合金的显微组织；使用X射线衍射仪和电子探针等设备检测了磷镁钙黄铜的组织；利用电子万能试验机、金属切削车床和压电晶体式三向车削测力仪检测了材料的力学性能和切削性能；并着重研究了合金组织中第二相的类型及其改善合金切削性能的机理，得出了以下结论：(1)磷镁钙黄铜的显微组织为相、β相和第二相，第二相是Mg3P2和Cu3P组合成的复合相，脆而不硬的第二相破坏了组织的连续性，起到了改善合金切削性能的作用。(2)增加磷、钙含量会导致合金的塑性降低，添加适量的镁会改善合金的塑性，当加入0.9%P、0.6%Mg、0.2%Ca时，合金具有良好的力学性能和切削性能。铸态磷镁钙黄铜(Cu-40Zn-0.9P-0.6Mg-0.2Ca)的力学性能：抗拉强度σb＞320MPa，屈服强度σ0.2＞220MPa，延伸率＞10%。挤压态磷镁钙黄铜(Cu-40Zn-0.9P-0.6Mg-0.2Ca)的力学性能：抗拉强度σb＞470MPa，屈服强度σ0.2＞280MPa，延伸率＞30%。(3)合金元素对合金性能的影响：磷元素的质量分数增加能够改善合金的流动性，添加镁、钙会降低合金的流动性。添加镁元素可以改变磷黄铜组织中第二相的形态，使第二相均以短棒状或颗粒状存在，提高合金的塑性，镁含量超过0.6%后合金的塑性会降低。(4)磷镁钙黄铜合金的切削性能：磷镁钙无铅黄铜的主切削力约比HPb59-1的主切削力大50%，切削过程平稳。磷镁钙无铅黄铜的切屑形态受切削速度的影响较大，低速切削时，切屑主要呈弧状切屑或单元切屑，切屑形态与铅黄铜HPb59-1的切屑相似，加工表面光洁，没有切削瘤产生；高速切削时，切屑主要呈短螺旋状。挤压态磷镁钙黄铜的断屑能力在低速切削时与铸态合金相近；高速切削时，挤压态合金的断屑能力要弱于铸态合金。磷镁钙无铅黄铜组织中的第二相颗粒能够促进切屑断裂，利用Griffith脆性断裂理论分析切屑的断裂机理得知第二相颗粒促进切屑断裂的临界直径为3.1μm。(5)成功研制出力学性能良好、切削性能与HPb59-1相近的无铅磷镁钙黄铜，无铅磷镁钙黄铜代替铅黄铜具有可行性。