锌铝系合金(简称Zn-Al系合金)具有环保、低硬度、室温超塑性、流变应力低及耐磨性好等特点。通过对合金热处理和塑性变形,能够获得超细晶粒组织和优良力学性能,有望替代雷管延期体制作中,广泛使用并存在有毒重金属污染危害的铅锑合金,以及替代性能易于退化的软钢阻尼器,用作建筑减震器。本论文在文献调研与实验室前期研究的基础上,研究了稀土元素含量对铸态锌铝合金显微组织和力学性能的影响;研究了热处理和超塑性变形加工工艺对合金显微组织及力学性能的影响;采用Deform-3D软件包,模拟了管材拉拔减径时的应力-应变曲线,研究不同摩擦系数、拉拔速度、变形量等工艺条件下,管材的壁厚和拉拔阻力的变化规律;通过拉拔未填充药粉的空心管材,研究了不同道次下内径、壁厚、外径的变化规律;最后对填充延期药粉的管材进行多道次减径拉拔,制备出Zn-Al系合金延期体;进一步装配雷管和试爆,获得了延期秒量,并与传统的铅锑延期体的延期效果进行了对比,评价了无铅替代的可能性。主要研究成果如下:稀土在锌铝合金中起到变质、强化基体的作用。添加稀土后,粗大树枝状的初生枝晶相的树枝晶变小,合金呈现细小等轴晶粒。稀土含量0.4wt%时,合金显微组织最为细腻;未经过热处理的铸态合金的硬度在65.18～77.17HV范围,对合金进行不同热处理工艺,固溶后合金的硬度在40HV以下,硬度下降显著。随着RE含量的增多,抗拉强度和延伸率变化趋势一致,都呈现先增大后减小,与未添加稀土的合金相比,抗拉强度从132MPa增大到154MPa,延伸率从34%增大到65%;将固溶处理后的合金进行时效,随着时效温度的升高,相同稀土含量的合金的显微硬度都在不断提高,但稀土含量过高(≥0.4wt%),合金强度和硬度有所下降。合金经过固溶处理+热轧76%/AC处理后,抗拉强度达到最大值284MPa,伸长率达165%。模拟了空管拉拔成形工艺过程,比较了工艺参数对拉拔过程的影响,结果表明:拉拔阻力随着摩擦系数和拉拔速度的增加而增加;随着拉拔锥角的增大,管材与模具接触面积变小,摩擦力降低,拉拔阻力也随着减小;调整定径区宽度,拉拔阻力在定径区宽度为5mm时最小;变形量越大,拉拔阻力也越大,壁厚呈增大的趋势;对不同壁厚规格的管材进行单道次模拟,得出锌铝合金空心管材拉拔的临界厚径比为13.13%,超过临界值壁厚将增大,低于临界值时壁厚将减薄,通过回归分析得到定量化方程:y=0.9526x+0.7679,其中x为拔前厚径比,y为拔后厚径比。实验成功制备出锌铝合金延期体,并完成了延期雷管的装配和点火秒量测试,延期精度合格,新型锌铝基合金延期体的无铅替代基本达到了实用化水平。