表观粘度是半固态合金熔体流变行为的一个重要表征量，目前，半固态合金流变行为主要是通过实验观测得到唯象流变模型描述，对流变成形过程中的流变行为研究较少，特别是表观粘度在熔体制备、输送和充型等主要成形环节中的演化规律研究更少，尚不能对流变成形过程进行精确地模拟和预测。本文研究了半固态合金熔体在流变成形的熔体制备、输送和充型三个基本环节中微观结构的演化规律，并建立了考虑半固态合金熔体微观结构和流变成形工艺条件的表观粘度计算模型，这对系统掌握半固态流变成形过程中的流变规律，完善半固态合金流变理论有着重要的学术和工程价值，同时，为半固态挤压铸造、半固态连铸、半固态铸造和半固态模锻等流变成形技术的推广应用提供理论依据。根据同轴双桶流变仪的工作原理研制的半固态合金智能流变仪能模拟半固态合金熔体制备、熔体输送和充型等流变过程主要环节，并能进行表观粘度的测量。实验检验和理论计算表明，该流变仪的测量误差＜5％，从而保证了实验测量数据的可靠性，为精确研究半固态金属熔体的表观粘度提供了实验基础。基于金相分析的基本原理，利用VB和Matlab语言开发了一套适用于半固态合金的定量金相分析软件。该软件能对晶粒边界平滑处理，进行粘连晶粒的分离，根据设定的阈值筛选并剔除取样过程中新生的小晶粒。通过该软件可以进行半固态合金熔体有效固相分数、晶粒大小和圆整度等微观组织特征参量的测量与计算，计算结果误差较小，能够满足实际应用需要。通过对半固态合金熔体在管道中流动时的能量耗散分析可知，熔体与管壁的粘性摩擦能量耗散、液相绕流固相颗粒的能量耗散、颗粒(群)间的碰撞能量耗散是半固态熔体能量耗散的三种主要方式。本文依据流变学、不可压缩流体流变理论和能量耗散理论，推导出了半固态熔体的能量耗散方程，并以此为基础建立了半固态合金熔体表观粘度的计算模型。采用半固态合金智能流变仪进行实验验证，理论计算值与测量结果的最大相对偏差为9.25％，一般在2％～7％内。采用螺旋线流变挤压成形和流变仪模拟流变成形两种实验方法，研究了熔体有效固相分数、初生固相颗粒直径、圆整度和微观结构特征参量G和β在半固态熔体制备、熔体输送和充型三个阶段随时间演化的规律；研究了流变条件对熔体微观组织的影响规律。在此基础上，结合半固态合金熔体表观粘度计算模型，把半固态熔体制备、输送、成形三个环节中半固态合金熔体的流变规律与半固态流变成形工艺联系起来，建立了流变成形过程中表观粘度随时间演化的计算模型，该模型对实际生产具有指导意义，为半固态合金流变成形过程的模拟、预测、控制以及缺陷防止提供理论依据。