产品微型化和集成化的发展趋势,极大地增加了对微小型金属零件和微/介观制造技术的需求。微/介观金属成形技术为微小型金属零件的大批量、高效率的制造提供了解决方案。然而,将传统金属成形技术缩小至微/介观尺度所带来的尺度效应导致了金属成形性下降和工件表面质量下降等问题,制约了微/介观成形技术的发展。利用超声振动在金属成形过程中所具备的体积效应和表面效应,在微/介观成形中施加超声振动有望解决上述问题。为此,本文结合国家自然科学基金重点项目(项目编号:50930005)、国家自然科学基金面上项目(项目编号:50775203)以及美国自然科学基金项目(项目编号:CMMI-0800353),采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方式,开展了超声振动在金属微/介观成形中的作用机理及超声辅助金属微/介观成形的制造工艺研究。第一章阐述了本论文研究的背景与意义,结合相关研究的国内外研究综述,提出了本论文的主要研究内容;第二章和第三章研究了超声振动的体积效应,其中,第二章结合理论和实验研究探索了超声能场中的金属声软化效应;第三章探索了超声能场中的金属声残余硬化效应,并构建了声塑性理论模型;第四章和第五章研究了超声振动的表面效应,其中,第四章研究了超声振动对金属成形工件表面微观形貌的影响机理;第五章研究了超声振动对于微/介观镦锻成形中接触摩擦的影响机理;第二章至第五章研究了超声振动对于固态金属微/介观成形的影响规律,第六章则研究了超声振动对于半固态金属微/介观成形的作用机理;基于第二章至第六章的机理研究,第七章研制了分别用于固态金属和半固态金属的超声辅助成形制造系统,并开展了工艺实验研究;第八章对于全文的研究工作进行了总结与展望。本文研究的创新之处在于:(1)在晶体塑性理论框架下,研究了超声能场在热激活过程和位错演化过程中的作用机理,进而构建了声塑性理论模型,可准确描述超声辅助金属成形中的声软化和声残余硬化的作用机制。(2)系统研究了超声振动在金属微/介观成形中的体积效应和表面效应,并基于实验方法发现并识别了超声辅助金属微/介观成形中的金属声软化效应和声残余硬化效应的耦合作用机制。(3)基于声软化效应理论,建立了超声振动对金属表面微观形貌以及接触摩擦因子的影响理论模型,提出了超声处理后的表面粗糙度预测方法以及镦锻成形实验中摩擦因子的估算方法。(4)针对半固态金属微/介观成形中存在的尺度效应及充型缺陷问题,将超声振动引入半固态金属微/介观成形工艺中,提出了 一种超声辅助半固态金属微/介观成形新工艺,并研制了制造系统,进行了工艺实验和应用研究。研究结果表明将超声能场引入金属微/介观成形和半固态金属微/介观成形工艺中,能够降低成形载荷,改善特征结构成形效果,也能够改善工件表面质量,降低界面摩擦阻力,从而可在体积因素和表面因素两方面有效克服微/介观尺度效应引起的不利影响。本文提出的超声辅助半固态金属微/介观成形技术为微细零件的工业化制造提供了新方法。研究成果对于深入探索超声振动在金属材料中的作用机制以及超声辅助金属微/介观成形制造系统的设计开发等方面具有重要的理论意义,并有望应用于新能源、电子通讯、生物医学等领域的三维微细金属零件制造过程。