1928年6月，張學良執政東北，張學成開始懷有親日倒兄的野心，這一年夏天，直魯聯軍被北伐軍擊潰，随張宗昌逃往大連。百無聊賴、無槍無彈的張學成轉身去投靠了石友三。石友三，是有名的倒戈将軍，典型的見利忘義之徒，為人多疑，貪得無厭。早年跟随馮玉祥，是馮玉祥的“十三太保”之一。雖然是馮玉祥将他一手提拔起來，但他卻忘恩負義，三度背叛馮玉祥，投靠閻錫山後反閻，投靠蔣介石後反蔣，投奔張學良後反張，聯合共産黨後反共，抗日又投降日本，最後被部下新8軍軍長高樹勳活埋于黃河岸邊，成了河畔孤鬼。
石友三
1930年中原大戰爆發，原本投靠閻錫山、馮玉祥的石友三見張學良率軍入關，馮閻軍呈現敗勢，于是通電投靠張學良。1931年春天，石友三親赴沈陽谒見張學良，以東北同鄉的關系，向張學良輸誠。張學良将其部收編為第13路軍，駐防河北順德，擁有兵力6、4萬餘人，每月領取定額軍饷60萬元。
石友三表面歸順張學良，暗中卻又準備向北擴充，争奪“華北王”的寶座。1931年5月，汪精衛、陳濟棠、李宗仁在廣州另組國民政府，委他為第5集團軍總司令。6月間，他密電張學成，要他與日本關東軍聯系，先攻平津、後占東北。7月，石友三在順德宣誓就任第五集團軍總司令職，以張學良所給軍費甚少為由發出讨張通電，聯合孫殿英、劉桂堂、張學成，督率各部沿平漢路北進，并扣押平漢路車皮，圖謀不軌。7月24日，南京政府下令免去石友三本兼各職，派劉峙、胡宗南讨伐。東北軍以萬福麟為總司令，率于學忠、王樹常兩集團軍進攻。石友三受到南北兩面夾擊，以失敗告終。張學成隐居天津日租界。
張學成
九·一八事變爆發後，張學成再次出來活動，與日本浪人終日飲樂，還對周圍人數典忘祖的說，自己雖是張氏宗族，但願意與日本人一道來收拾殘局。當時，漢奸淩印清剛剛被殲滅，日本關東軍正在物色為日本效忠的代理人，張學成的媚态深為日本人賞識。關東軍司令官本莊繁把張學成找到關東軍司令部，對他說：“日軍進攻東北原無侵占中國東北之意，本意促使張學良覺悟，脫離蔣介石的牢籠，速歸東北，實行中日親善，共存共榮，共同保衛滿蒙，防禦赤化勢力的侵入。可是令兄張學良執迷不悟，反目為仇，現請你出來共同協力剿滅遼西的東北殘軍，恢複東北秩序。我保你做一個東北軍政兩方面的大首領。”
張學成馬上表态說，“張學良是個糊塗蟲”，他将“竭盡全力，效犬馬之勞。”二人言來語去，十分投機。
日軍進入東北
在本莊繁任命他為“東北自衛軍總司令”職，張學成受寵若驚，當上自衛軍總司令後，收編胡匪及淩印清殘部并大肆招兵買馬，設司令部于黑山縣高山子附近，擴充了4000多人，下設8個支隊18個旅，以濫發委任狀的方式拉攏收編胡匪，擴大自己的勢力，并揚言“要揭旗西進，與錦州駐軍炮火相見”。
張學良
當時在錦州軍政兩署任職的米春霖、榮臻等人礙于他是張學良的堂弟，覺得很難處理。時任遼甯警務處長的黃顯聲親赴北平，向張學良請示如何處置張學成投日當漢奸一事。張學良也頗感為難：他和學成從小一塊長大，一同入講武堂一期，畢業後又都從衛隊營幹起，二大爺已經不在了，學成是長子，一旦被處置，二大娘一家人決不會饒恕自己。然而 ，父親被日本人炸死，至今尚未安葬，家鄉被日寇占領，身為張家人不為叔叔報仇雪恥，反而為了自己的私欲而與日寇沆瀣一氣，助纣為虐，這又怎能不令張學良失望和氣憤？考慮再三，張學良決定大義滅親，為穩妥起見，提議召開有張學文參加的家族會議。會上，大家一緻同意張學良的意見，對背叛家族、背叛國家的人一定要嚴厲制裁。時隔60多年後的1986年，張學成的弟弟張學文從巴西回國省親，向陪同的省政協上司趙傑等人講訴了這一鮮為人知的細節。征得家人同意，張學良指令黃顯聲等人，派軍隊全殲張學成所部僞軍。
黃顯聲
黃顯聲接到指令立即拍電報給熊飛、米春霖等令派軍速剿。熊、米遂派公安騎兵部隊于11月中旬前往高山子圍剿。高山子一戰，張學成和日本顧問等一夥4人被擊斃，結束其叛國投敵的一生。日僞旅長榮廷等多人被生擒。經張學良準許，這股僞軍被解散。張學良不顧私情大義滅親，消滅張學成僞軍，鼓舞了遼西抗日義勇軍的抗日鬥志，使日軍暫時放棄了進攻遼西的計劃。