半固态成形技术凭借其特殊的流变性和触变性以及广阔的应用前景倍受人们的关注，被誉为最有发展前景的现代加工新技术，特别适用于轻合金以及难加工合金。由于其特殊的触变流变性能，学者们对其变形机制仍存争议，对本构方程的研究仍在不断推进中，尤其对成形过程中组织的变化，目前尚无统一的理论。本课题主要研究了半固态铝合金6061两段式二次加热过程中组织演变，基于获得是半固态二次加热试样，研究二次加热温度对半固态三维组织包括初生α-A1相以及内部缺陷的影响。　　利用近液相线半连续铸造法获得6061铝合金半固态非枝晶组织坯料，研究半固态触变成形两段式二次加热新方法，探索温度和保温时间对6061铝合金二次加热微观组织的演化机理。结果表明两段式二次加热最佳工艺为先将坯料加热到固相线温度附近585℃，保温5min，然后在10min内升温到预设的最终二次加热温度640℃，继续保温15min，使温度均匀化，晶粒的等效圆直径为121.9μm，圆整度为0.72。通过两段式二次加热可以获得组织均匀、细小，晶粒球化完整且固相晶粒周围均匀包裹一层液相薄膜的半固态组织，为后续半固态三维组织的研究奠定有效的实验基础。　　建立一套基于连续切片法的三维重构技术的基本流程，提出更为简便的定位系统，重构出半固态铝合金6061触变成形二次加热微观组织三维空间结构。利用同步辐射X射线CT扫描技术对二次加热不同温度下试样组织进行扫描并三维重构。定量分析微观组织及内部缺陷的三维空间结构，研究二次加热温度对内部缺陷的影响。结果表明随着二次加热温度的升高，缩孔被液相补偿，缩孔出现比例下降，气孔出现比例上升，而内部缺陷整体比例下降，有利于半固态成形加工。富铁相的存在会阻碍液相对缩孔进行补偿，不利于内部缺陷消除。　　采用三维X射线衍射层析术，即3D-XRD对半固态铝合金6061二次加热初生α-A1相三维空间结构进行精确定量分析。运用金相学基本原理，对全部初生α-A1相的等效球直径、球整度进行表征，研究二次加热温度对初生α-A1相形貌的影响。基于三维尺度实验数据进行三维组织模拟，预测二次加热不同温度下三维组织形貌，为后续有限元模拟触变成形提供三维组织依据。对优化二次加热工艺参数，控制和预防成形缺陷及指导生产奠定基础。