石墨黄铜(Cu40Zn-Gr)具有成本低廉、切削性能优良等特点，成为铅黄铜(Cu40Zn-Pb)最有希望的替代材料。为了解决Cu40Zn-Gr力学性能和切削性能相互制约的矛盾，本文采用在Cu40Zn-Gr中添加纳米氧化铝(Al2O3)，通过Al2O3与Gr颗粒软硬配合以及含量上相互配合的方式，制备了综合性能优良的无铅易切削黄铜。实验采用行星球磨(Planetary Ball Milling)和滚筒球磨(Roller ball Milling)相结合的方式制备了Cu40Zn-Gr、Cu40Zn-Al2O3、Cu40Zn-Gr-Al2O3的复合粉体，采用放电等离子体烧结(Spark plasmasintenng，SPS)技术对粉体进行固化，并利用热挤压(Hot Extrusion)进一步提高黄铜致密度。通过对试样微观组织、致密度、硬度、力学性能、切削性能等的分析，研究了Gr、Al2O3含量对Cu40Zn以及Al2O3对Cu40Zn-Gr性能的影响，并对其强化机理进行了系统分析。取得主要结论如下：　　(1)通过对混合粉体的扫描电镜分析，行星球磨4h后，Gr和Al2O3粉均匀分散。采用1∶1的球料比、转速240 r/min,滚筒混1h的球磨工艺后，Gr和Al2O3粉末分别和Cu40Zn粉末三种粉体得到了均匀的混合，Gr均匀分布在Cu402n粉末之间，Al2O3均匀分布在Cu40Zn粉末的表面。　　(2)通过对烧结后Cu40Zn-Gr的微观组织、力学性能、切削性能分析，可知Gr均匀的分散于Cu40Zn两相之间；随着Gr含量的增加，试样的硬度、屈服强度、抗拉强度和延伸率呈下降趋势，拉伸试样断口处存在着韧窝和大量的微裂纹，Gr颗粒与Cu40Zn基体之间存在着界面脱粘现象，拉伸试样为韧性断裂。切削屑类型由螺旋屑转变为短螺旋和C型屑，切削的毛刺较少，添加Gr所产生的切口效应和润滑作用对切削性能有明显的改善作用。　　(3)实验对烧结后Cu40Zn-Al2O3的微观组织、力学性能、切削性能进行了分析，结果发现随着Al2O3含量的增加，试样的硬度、屈服强度得到了提高，而抗拉强度与延伸率呈下降趋势。添加Al2O3后，拉伸试样断口的韧窝更小更浅，且数量减少，断口表面分布较多的脱落的Al2O3，试样的断裂方式以韧性断裂为主。试样切削屑以螺旋屑为主，切削屑的尺寸随着Al2O3的含量的增加而逐渐减小，切削时在纳米Al2O3周围形成的应力集中区域，促进了切削屑的断裂，Al2O3对Cu40Zn的切削性能有一定的改善作用。　　(4)通过对烧结后Cu40Zn-Gr-Al2O3的力学性能与切削性能的研究，添加纳米Al2O3后，提高了Cu40Zn-Gr试样的屈服强度，而抗拉强度和延伸率呈下降趋势。试样的断裂方式以韧性断裂为主。切削屑尺寸不断减小，由C型屑转变为短C型、碎屑状以及粉末状。添加的纳米Al2O3阻碍了位错的迁移运动，提高黄铜屈服强度。由于Al2O3对黄铜切削性能的促进作用，降低了所需Gr的含量，减小了Gr对黄铜带来的不利影响，达到了力学性能和切削性能的兼顾的目的。试样Cu40Zn-0.5 Gr-0.5Al2O3的性能最佳，屈服强度达到了300MPa，抗拉强度为450MPa、延伸率14.1%，切削屑大部分为C型屑。