高铝锌合金由于具有优良的机械性能、摩擦特性和工艺性以及比重小、耗能低和无污染等优点,有着广泛的应用。但是,株洲冶炼集团现有ZX09锌合金的抗蠕变性能较差、因铜含量较高而导致生产成本较高,为此采用合金化提高锌合金抗蠕变性能与降低铜含量。本文在株洲冶炼集团ZX09锌合金化学成分与力学性能的基础上对ZA12锌合金进行Si和Si+Ti合金化处理,在确定最佳Si和Ti含量基础上,优化Cu含量,最终得到一种低成本低铜高铝锌合金。采用光学显微镜、扫描电镜/能谱仪、显微维氏硬度计和摆锤式冲击试验机、电子万能拉伸试验机等手段研究了低铜高铝锌合金的显微组织和力学性能,研究成果对锌合金的开发与工业生产具有重要的指导和应用价值。当分别以Al-20Si和Al-12.6Si中间合金形式向ZA12锌合金中加入0.1和0.8wt.%Si时,在锌铝合金中可形成细小的硅相。Si合金化会在合金基体中出现硬质Si相,可以使锌合金的硬度明显增加,硬质Si相会割裂集体组织,造成锌合金的冲击韧性明显下降。当以Al-12.6Si和Zn-3Ti中间合金形式向ZA12锌铝合金中复合添加0.8%wt.Si+0.3wt.%Ti后,锌合金的硬度和冲击韧性分别达到137.8HV和23.8J/cm2,比未合金化ZA12合金分别提高了12.7%和28.6%。Si和Ti复合合金化明显提高锌合金综合力学性能,归功于合金中存在的细小硅相和Ti Si2相的强化作用。随着Cu含量的不断增加,含硅钛锌合金的硬度逐渐增加,冲击韧性呈现先增加后降低的变化规律,当加入2wt.%Cu时,锌合金的综合力学性能最好。由于合金中Cu含量较低,因此开发的低铜高铝锌合金成本明显低于株洲冶炼集团有限公司的ZX09号合金。采用熔炼温度600℃和金属型温度100℃制备的低铜高铝锌合金组织中α+η共析组织呈现为短棒状,Ti Si2相尺度适中且比较均匀地分布在基体中,合金的综合力学性能达到最好。该锌合金的拉伸断口中韧窝数量较多且尺寸较小、有较多细小的撕裂棱和少量尺寸较小的解理断面,揭示该合金具有较好的抗拉强度、延伸率及冲击韧性。低铜高铝锌合金在2827～3958 N载荷和80～120℃条件下进行拉伸蠕变试验时,合金的拉伸蠕变本构方程为??s=1.43×10-6σ4.58exp（-64060/RT）,其平均应力指数为4.58,平均表观蠕变激活能为64.06 k J/mol。低铜高铝锌合金的抗拉强度和延伸率分别为355.5Mpa和2.4%,抗拉强度比ZX09锌合金提高41%,比ZX10锌合金提高86.3%;延伸率是ZX09锌合金的3.3倍,是ZX10锌合金的7倍。虽然低铜高铝锌合金的蠕变位移量和稳态蠕变速率都高于ZX09和ZX10锌合金,但是从蠕变断裂寿命来看,低铜高铝锌合金的蠕变寿命大于ZX09锌合金。