高强耐磨黄铜兼具优异的机械性能和耐磨损性能,被普遍应用在工业生产中,尤其是作为汽车同步器齿环材料而被汽车产业重视。随着工业上对高强耐磨黄铜材料的性能要求不断提高,以镍硅化合物为强化相的新型复杂黄铜目前已被开发出来。然而,现有研究对镍硅系复杂黄铜的认知十分有限,尤其是对强化相的作用机制及如何实现强化相有效调控的研究更是甚少,这极大限制了复杂镍硅黄铜性能的进一步提升。本论文以Cu-Zn-Ni-Si合金为基础进行研究,分析Cu-Zn-Ni-Si合金在不同Ni-Si含量,不同冷速等实验条件下微观组织及强化相的演变规律和机制,同时重点探讨了Al元素对Cu-Zn-Ni-Si合金凝固组织尤其是强化相的变化及其对合金性能的影响,以期为实际生产中调控强化相的尺寸、形貌和分布提供依据。本论文获得的主要结果如下:（1）复杂镍硅黄铜的强化相是Ni₂Si,有初生枝晶状和共晶细杆状两种形态。基体组织受到Ni-Si元素含量的影响,当Ni元素和Si元素生成强化相后时,过剩的元素固溶到基体里从而影响基体α和β相的比例。复杂镍硅黄铜凝固过程中的冷却速度能明显影响其初生强化相的尺寸及形貌,当凝固速度较慢时,复杂镍硅黄铜中初生强化相尺寸增大,且枝晶发达;而当凝固速度较快时,复杂镍硅黄铜中初强化生相尺寸减小,且初生强化相的枝晶生长受到抑制。（2）未添加Al元素的复杂镍硅黄铜其微观组织由α+β两相基体和δ-Ni₂Si强化相组成。Al元素能促使复杂镍硅黄铜的基体逐渐转变为单一β相,且强化相变转变为[Ni（Al）]₂Si。此外,强化相3D形貌显示其形状从枝晶状和细棒状逐渐转变为规则块状,这是由于晶体结构和固液界面自由能的改变而引起的。（3）添加适量的Al元素能显著提高复杂镍硅黄铜的硬度、屈服强度和抗拉强度,复杂镍硅黄铜的主要强化方式为强化相增强强化。此外,Al含量增加会导致复杂镍硅黄铜的塑性逐渐降低,断裂机理由解理断裂和微孔聚集断裂混合变为纯解理断裂。（4）复杂镍硅黄铜耐磨性能受到强化相和基体的显著影响。在低载荷下复杂镍硅黄铜的磨损机制主要为磨粒磨损,在高载荷下复杂镍硅黄铜的磨损机制主要是粘着磨损、磨粒磨损和剥层磨损。硬度较高的复杂镍硅黄铜可以有效抵抗粘着磨损和磨粒磨损,细杆状的共晶相有抑制裂纹扩展的作用。强度较高的基体和形状规则分布均匀的强化相搭配,可以使复杂镍硅黄铜具有较好的耐磨性能。