二十世纪七十年代以来,半固态金属成形技术作为一种净终态成形技术受到了许多关注,尤其在铝合金零件中有着广泛的应用。与传统铸造相比,半固态金属成形技术有着诸多的优点,比如操作简单、节约能源、高效率等。目前,半固态浆料制备技术主要有以下几种方法:机械搅拌法、电磁搅拌法、倾斜冷却板制备法、超声振动法等等。超声振动法作为近几年新兴的方法,有着其独特的优点:在超声过程中不容易破坏熔体表面,这样能使浆料组织更加圆整。因此本文利用超声原位的方法制备了半固态TiAl₃/ZL101铝基复合材料,研究了不同超声工艺参数对半固态浆料组织的影响,同时还测量了不同条件下半固态浆料组织的表观粘度,结果表明:随着超声温度的降低,初生α-Al相尺寸逐步变大,形貌有近球状变为椭圆状、蔷薇状、树枝状。当超声时间增加时,初生α-Al颗粒尺寸先减小,后增大。随着超声功率的增加,初生α-Al相颗粒尺寸逐步减小,形状系数增加。当超声温度为608℃、超声功率为1000 W、超声时间为60 s时,获得的半固态浆料组织中的初生α-Al颗粒形貌较为理想,平均初生α-Al颗粒尺寸为62μm,形状系数为0.8。半固态TiAl₃/ZL101铝基复合材料的表观粘度随着TiAl₃体积分数和固相分数的增加而增加,随着超声功率的增加而减小。根据本实验测得数据,建立了基于超声振动制备半固态TiAl₃/ZL101铝基复合材料的流变模型:此外,根据本实验得出的流变模型,在VS2005平台用FORTRAN语言将Flow 3D软件进行二次开发,将所得的新模型镶嵌到Flow 3D软件中来模拟半固态TiAl₃/ZL101铝基复合材料流变成形的过程,通过软件模拟出零件在充型过程中温度场、压力场和表面缺陷的分布情况,同时为了优化半固态成形工艺参数,选取浇注温度、压射速度和模具温度三个因素进行正交实验,得出的结果表明:半固态条件下零件的成形质量优于液态条件下零件的成形质量,零件的速度场和压力场在半固态条件下分布较为均匀。需要保持较高的浇注温度和模具温度才能保证半固态浆料的流动性能,制备出质量较好的铸件。另一方面,压射速度较大时,可以使半固态浆料获得较大的充填速度,从而获得表面轮廓较好的端盖零件。综合所有模拟结果得出最佳的工艺参数为浇注温度600℃、压射速度2 m/s、模具温度200℃。根据模拟结果得出的工艺参数,进行了实际的半固态压铸实验,将所得零件与模拟结果进行了对比,验证了模拟结果的可靠性。