铅黄铜作为一种传统的工程材料,因其具有良好的铸造性能、力学性能、耐蚀性能和切削性能,被广泛应用于电工电气、家用五金、仪器仪表和卫浴等诸多行业。然而,铅黄铜在使用过程中容易析出Pb元素,对环境和人体健康均有较大危害,因此研制新型的环保无铅硅黄铜成为了必然趋势。目前,针对无铅硅黄铜的切削性能研究主要集中在断屑性能和刀具磨损,对于无铅硅黄铜的动态力学性能及切屑变形-断裂机制的研究较少。本文以无铅硅黄铜为研究对象,锌当量作为调控无铅硅黄铜成分组织的主要变量,首先分析了锌当量对无铅硅黄铜动态力学性能的影响。在此基础上,采用实验手段研究了无铅硅黄铜的切屑锯齿化变形及局部化断裂现象,并利用相关解析模型对无铅硅黄铜切削过程中的物理量进行分析,最后揭示了锌当量对无铅硅黄铜的切屑变形-断裂机制的影响规律。本文的主要研究内容与结论如下:（1）对四种不同锌当量的无铅硅黄铜进行了微观组织分析和准静态及动态力学性能分析。实验结果表明,随着锌当量的增大,无铅硅黄铜的相组织由α+β相先转变为单β相,然后转变为β+γ相。在39.0%～49.0%的锌当量范围内,无铅硅黄铜的延伸率随着锌当量的增加而减小,拉伸屈服强度随着锌当量的增加而增大。此外,在5×10~2s-1～1×10~4s-1的应变速率范围内,无铅硅黄铜的流变应力随着锌当量和应变速率的增加而增大,具有明显的应变强化效应和应变速率强化效应。（2）研究了无铅硅黄铜的锌当量对切屑变形机制的影响。首先采用车削实验分析了无铅硅黄铜从低速到高速切削条件下的切屑形态。实验结果表明,在相同的切削条件下,无铅硅黄铜的切屑锯齿化临界切削速度随着锌当量的增加而减小。对于该四种无铅硅黄铜而言,切屑锯齿化的临界切削速度随着进给速率的增加,刀具前角的减小而减小。同时,构建了基于Williams模型的切屑锯齿化临界切削条件预测模型,并对不同锌当量的无铅硅黄铜进行了预测和验证。研究发现,锌当量越大时,无铅硅黄铜的临界动态屈服应力拐点提前,使得切屑形成绝热剪切带的临界切削速度相对较小,切屑提前进入锯齿化变形阶段。（3）研究了无铅硅黄铜的锌当量对高速切削条件下锯齿状切屑局部化断裂机制的影响。首先采用实验方法分析了无铅硅黄铜在高速切削条件下的切屑形态,并基于绝热剪切饱和极限理论构建了切屑局部化断裂预测模型。在此基础上,根据实验结果及解析模型结果分析了无铅硅黄铜的锌当量对其锯齿状切屑局部化断裂的影响机制。实验结果表明,无铅硅黄铜的锌当量越大时,所生成锯齿状切屑的变形带裂纹形成与扩展速度更快,绝热剪切带内的能量聚集程度也更高,使得切屑局部化断裂的临界切削速度随着锌当量的增加而减小。此外,无铅硅黄铜的切屑局部化断裂临界切削速度随着进给速率的增大,刀具前角的减小而减小。