ZL205A合金是强度高、密度小的高强铝合金,在我国各行业中得到了非常广泛的应用,但ZL205A合金具有典型的糊状凝固特点,很容易出现缩孔、缩松等缺陷。消除缩孔缩松的方法主要有两种:增大补缩压力和疏通补缩通道。若补缩通道被堵塞了,增大补缩压力的方法对补缩的改善有限,所以本文采用施加振动的方法疏通补缩通道。振动是以机械波的形式作用于合金熔体,所以探究机械波在金属凝固过程中的传播至关重要,而目前在该方面的研究很少,振动对补缩的作用行为也不是很清楚。因此本文根据ZL205A合金熔体的粘弹性流变特征建立了全温度区间的统一流变模型,采用数值模拟的方法探究了机械波在变温、变结构、非均匀的复杂粘弹性介质中的传播规律,分析了机械波对补缩的促进行为,揭示了振动促进合金凝固补缩的原因。合金熔体的结构和性质在凝固过程中具有连续性,因此其本构关系也应是连续的,而现有的研究却用不同的模型表示不同凝固阶段的应力-应变关系。本文根据ZL205A合金熔体的流变特征,研究了H-K模型（Hooke-Kelvin）中的参数变化规律,构建了ZL205A合金在凝固的全温度区间的统一本构模型,并采用实验和推导相结合的方法求取了模型中的参数,提出了本构模型中的体积流变参数的获取方法,揭示了合金作为粘弹性介质从液到固连续转变过程中的本构关系和模型参数的变化规律。结果表明:ZL205A合金在全温度区间的应力-应变关系可以统一用H-K模型描述,其剪切流变参数在温度高于枝晶搭接点温度时,μ2→0,μ1→∞,体积流变参数在温度高于液相线温度时,K1→∞。在统一本构模型的基础上,建立了描述机械波在弹性、粘弹性、粘性介质中传播的热力耦合粘弹性波动方程组。通过数值求解和实验结果的对比表明,具有热力耦合效应的热粘弹性波动方程组能更好地描述机械波在合金熔体中的传播规律,通过该方程预测的铝铜合金中的纵波波速和实验值吻合得很好。通过高阶交错网格有限差分法建立了热力耦合粘弹性波动方程组的差分方程,提出了波动传播计算中的复杂自由边界的处理方法,采用Fortran语言搭建了能够稳定求解任意复杂结构和任意温度场下的热力耦合粘弹性波动方程组的数值实验平台,实现了机械波在任意非均匀非稳态粘弹性介质中传播的数值模拟。采用数值模拟方法,以横波和纵波为切入点,研究了机械波在均匀和非均匀粘弹性介质中的传播规律,探讨了机械波在固液界面和铸型铸件界面的传播行为,分析了振源和波导杆对波动场的影响,结果表明:机械波在合金熔体的弹性介质区向粘性介质区传播时,传播速度减小,位移振幅增大,应力振幅减小。机械波通过钢铸型向铝铜合金熔体中传播时,能流透射系数很大,反射系数小,是很好的导波介质;机械波几乎不能通过砂型向铸件中传播,其根本原因是高温熔体对砂型/铸件界面的烧蚀,界面出现空气隙,隔绝了振动的传播;通过金属波导杆向铸件中传播机械振动是解决砂型铸造中振动传输问题的有效手段;截面由大到小变化的锥形波导杆向铸件中传输振动的效果最好,振动损失最小,是最优的波导杆结构;完全自由边界条件下,振动在铸件中引起的位移振幅和沿振动方向的正应力梯度都是最大的,实际铸造中对铸型的限制越少,对振动的利用率越高;振源的集中度越高,振动向铸件中传播的效率越高,在铸件中引起的波动越大。通过机械波在补缩通道中传播的数值模拟,揭示了横波和纵波对爆发式补缩和渗流补缩的作用行为,并用低压振动浇注试验、振动渗流模拟实验验证了振动对补缩的作用。将机械波传播的数值模拟应用于大型薄壁筒形铸件和环形铸件的低压铸造中,并用低压环形铸件验证了振动促进金属熔体从立筒向铸件中补缩的有效性。结果表明:横波通过剪切应力的传播,在通道最薄弱处容易形成应力集中,破坏堵塞结构,促进爆发式补缩的形成;纵波通过拉压应力的传播,在扩大补缩通道的同时增大金属熔体沿振动方向的补缩压力,促进渗流补缩;振动能够明显促进立筒结构的补缩作用,有助于消除大型薄壁筒形铸件上的收缩缺陷。