与传统的成形工艺,如铸造和锻造相比,半固态成形技术有一些独特的优势,可以加工出具有非枝晶组织并且形状复杂的零件。本文通过数值模拟和成形试验对2024铝合金半固态触变成形过程以及成形件的组织和力学性能进行了研究。采用应变诱导熔化激活法(SIMA)制备半固态坯料,在进行半固态触变模锻试验时,通过改变成形压力和坯料尺寸得到了不同成形件。成形压力分别为208MPa,312MPa,416MPa,624MPa;坯料的高度值分别为48mm,51mm,56mm,62mm。对触变模锻制件进行了金相显微组织和扫描电子显微组织等组织性能分析,密度分析以及拉伸试验和维氏硬度测试等力学性能分析,研究不同成形条件下产品性能及缺陷的产生规律。用ProCAST软件对凝固过程的温度场和应力场进行了数值模拟。模拟结果表明,制件内部存在明显的凝固不均匀现象,制件中间位置凝固较快,四个凸台中体积越大的凸台凝固所需时间越长。并且随着坯料尺寸增大,制件所需要的凝固时间也增长。当在一定范围内成形压力增大或坯料尺寸增加时,制件的温度场和应力场的分布更加均匀,有利于制件内部的均匀化和缺陷的减少。组织性能分析表明,制件不同部位的晶粒结构和尺寸差别较大,而且中间部位和表面位置的固液相分布也不均匀。中间部位晶粒致密,四个凸台中,体积越大的凸台上部固液相分布越不均匀,晶界尺寸越大。成形压力或坯料高度值在一定范围内变化的时候,随着数值的增加,固相和液相在凸台和中间部位的分布更加均匀,凸台上部的晶粒越致密,成形质量越好。密度和力学性能测试表明,制件中间部位的性能比凸台部位好;同一个凸台中间部位的性能比端部好;较小的凸台组织更加致密,密度值较大,力学性能也更好。当坯料尺寸增加时,制件的密度和力学性能也更好。而且部分拉伸试样从肩部断裂,说明凸台端部的力学性能较差。