摘要：本文针对我国炼锌企业在开发高性能锌铝合金面临的技术瓶颈,瞄准国际上锌铝合金研究开发的最新发展趋势,分别对压铸锌铝合金、重力铸造锌铝合金以及热镀锌铝合金展开研究,为生产出符合市场需求的高性能锌铝合金提供技术支撑,对我国资源的综合利用及现代化工业建设具有重要的现实意义。锌铝合金具有熔点低、熔炼耗能少、流动性好、常温强度优良等特点,可以满足不同用户的使用需求,具有很强的市场竞争力。然而国产锌铝合金普遍存在塑韧性较差、杂质含量高、尺寸稳定性差、耐蚀性较差等缺陷,因此开展锌铝合金的相关基础研究和应用技术研究具有重要意义。论文采用金相、扫描电镜、X射线衍射以及流动性测试、力学性能测试、耐蚀性测试等方法,系统研究了不同Al含量对锌铝合金流动性、力学性能以及耐腐蚀性能的影响,微合金化对ZnAl4压铸锌铝合金的微观组织及力学性能的影响,热变形、热处理对ZA27重力铸造锌铝合金微观组织及力学性能的影响,以及RE对Zn-5%Al合金耐蚀性的影响。主要结论如下：1.研究了不同Al量对锌铝合金微观组织、流动性、力学性能以及耐腐蚀性能的影响,结果表明,当Al含量为4%时,合金流动性较好,抗拉强度较高,适用于压铸力学性能要求不高的零部件,当Al含量为27%时,合金抗拉强度最高,适用于制备具有一定性能要求的零部件,当Al含量为5%时,合金流动性好、耐蚀性好,适用于制备防腐用镀层。2.研究了微量Zr、Sr对ZnA14合金硬度、抗拉强度、冲击韧度以及微观组织的影响,结果表明,Zr可有效细化η-Zn枝晶,缩短枝晶网胞间层片组织的片层间距,Zr与Al、Zn原子反应,在枝晶网胞间生成Al2ZnZr,起到钉扎晶界的作用,Zr还可俘获杂质元素Fe,降低杂质Fe对合金性能的有害影响,当Zr的添加量为0.1%时,实验合金的综合力学性能最好。Sr有效细化η-Zn枝晶,Sr还与Zn结合生成SrZn13,起到钉扎晶界的作用,当Sr的添加量为0.1%时,实验合金的综合力学性能最好。3.采用FLOW-3D压铸模拟软件,通过表面缺陷追踪模拟分析,确定了ZnAl4合金充型过程中各阶段的氧化夹杂的位置。通过正交压铸模拟试验,分别得出温度场、应力场、速度场以及表面缺陷分布状况的模拟结果,确定了最佳的压铸工艺参数：浇注温度为420℃,压射速度为2.5m/s,模具温度200℃。4.通过热压缩实验研究ZA27合金的热变形行为,得到了不同变形温度和应变速率条件的真应力-真应变曲线,建立了ZA27合金热塑性变形的流变应力数学模型,推导出了用Z参数表达的流变应力方程：根据实验结果计算出的材料常数：n=5.21, a=0.007, A=1.81×l010s-1,变形激活能Q=109.39kJ/mol, Z=εexp(13157/T)。采用改进的Arrhenius模型及人工神经网络模型建立了ZA27合金的本构关系,并在实验条件内进行验证,人工神经网络模型可更好地反映ZA27合金的热变形行为。结合热加工图分析及微观组织观察结果,合金的最佳热加工参数区为250～350℃的变形温度和0.1～1s-1的应变速率。5.确定了ZA27合金的最佳热处理工艺,最佳均匀化工艺为360℃/12h,炉冷,枝晶偏析及非平衡共晶相基本消除,塑性得到有效改善。最佳固溶工艺为365℃/1h,水淬,实验合金得以充分固溶,α相、η相基本溶入基体。较优的时效工艺为140℃/1h,空冷,时效析出相数量多、尺寸小、分布均匀,合金的综合力学性能得到显著提高。6.研究了不同含量RE对Zn-5%Al合金镀层耐蚀性的影响,Zn-5%Al-RE系合金镀层在中性盐雾实验条件下的腐蚀产物主要为ZnO、Zn(OH)2、Zn5(OH)8Cl2·H2O、Zn5(OH)6(CO3)2、Al2(OH)5Cl·2H2O。当RE的添加量达到0.1%后,随着RE含量的增加,镀层的自腐蚀电流密度逐渐下降,当RE的添加量为0.6%时,腐蚀产物结构致密细小且均匀,自腐蚀电流密度最低,电荷转移电阻Rct最小,耐蚀性最好。