铝黄铜在铸造过程中由液相冷却至室温时所需时间较长,易发生晶粒长大和复杂金属间化合物生成,导致力学性能下降。本研究采用粉末冶金法将纯铝粉与水雾化Cu40Zn黄铜粉末混合并在适宜温度进行烧结,通过铜铝之间的界面及扩散反应,在较低温度下生成了铝-铜-锌三元亚稳态β相,在适当温度对亚稳态β相退火会使其内部原子发生脱溶,形成成分不同的固溶体,在降温过程中这些固溶体会分解析出,较低锌含量的固溶体会生成α相。在固相反应过程中,避开了铸造过程中的高温区间,新相形核和长大过程能够得到有效控制,避免晶粒长大和高温脆性相生成,从而使材料性能得到有效改善。实验结果表明:通过粉末冶金法制备的铝黄铜具有显著的晶粒细化效果和强化作用。在固相烧结反应过程中,少量(低于1.5 wt.%)铝元素加入到Cu40Zn粉末中会使材料中α相减少,β相增多,强度呈现出递增趋势。当铝含量达到2wt.%时,在铜铝界面扩散反应结束后,黄铜内部α相完全消失,全部转变为单相亚稳态β相,亚稳态β单相只存在于一定成分区间和温度区间,保温时间与冷却速率也会影响析出相的含量。当铝含量加入量达到4%时,晶粒开始粗化,相组成由原始的α、β两相转变为β、γ两相,材料由韧性断裂转变为脆性断裂。因此可以通过调整铝含量,实现对铝黄铜中相组成及性能的调控。对铝含量为2 wt.%的铝黄铜体系进行系统研究发现,当铝含量为2 wt.%时,晶粒细化主要是由铝元素在黄铜中之间的固溶-脱溶及界面反应造成的。在升温过程中,铝元素通过与黄铜基体发生界面反应过程中,生成Al2Cu3等亚稳相会不断消耗铜元素,使黄铜基体一定区域内锌元素相对含量升高。α相完全消失后,界面处与界面内部仍存在成分差异,随着扩散反应继续进行,界面处形成的亚稳态铜铝金属间化合物发生脱溶分解,脱溶原子会在配位数较小的区域发生偏聚,改变局部区域的成分。由于各区域成分差异,在降温过程中铜含量高、锌铝含量低的区域会发生α相形核,新相形核后能否长大取决于冷却速率及保温阶段扩散反应的程度。通过对Cu40Zn-2 wt.%Al挤压态铝黄铜试样透射电镜分析表明,铝黄铜热挤压过程中,会在材料内部均匀形成大量位错、晶格畸变,为脱溶原子偏聚创造条件,使原子偏聚区域能够以细小而均匀地分布于基体内部,提高降温过程中α析出相的形核率。α新相形核后,难以从偏聚区以外获得长大所需要的铜元素,整体组织得到细化,析出α相在基体中能够弥散分布。本论文采用粉末冶金法通过将铝粉与黄铜粉混合,通过固相反应烧结研究其固溶-脱溶反应过程,包括界面和扩散反应以及亚稳相的生成过程,发现黄铜基体经历了从α相到β相转变,亚稳相脱溶分解转变为β相。调幅分解作用下原子发生偏聚,富铜原子偏聚区析出α相;经热挤压后晶粒会得到再度细化,最终力学性能大幅提升并且保持良好的耐蚀性。